10 самых многообещающих материалов для литиевых батарей

Литиевая батарея находится в стадии развития узкого места. Плотность энергии близка к физическим пределам. Нам нужны новые материалы или технологии, чтобы осуществить прорыв в литий-ионных батареях. Следующие ниже материалы для аккумуляторов были или будут прорывом в разрушении барьеров литиевых аккумуляторов.

1 кремний-углеродные композитные анодные материалы

Цифровые терминальные продукты после большого экрана, функциональной диверсификации, выдвинули новые требования к сроку службы батареи. Текущие материалы для литий-ионных аккумуляторов, емкость низкая, не могут удовлетворить растущий спрос на клеммы аккумулятора.

Композиты из карбида кремния в качестве анодных материалов в будущем, его теоретическая емкость составляет более 4200 мАч / г, класс, чем у графитового катода, более чем в 10 раз выше, чем у 372 мАч / г, его индустриализация значительно улучшит емкость аккумулятор.

В настоящее время основными проблемами кремний-углеродного композиционного материала являются:

Процесс зарядки и разрядки, объемное расширение до 300%, что может привести к измельчению частиц кремния, потере емкости материала. В то же время абсорбционная способность оставляет желать лучшего.

Плохой жизненный цикл. Через нанопорошок диоксида кремния, с кремниевым углеродным покрытием, методы легирования для решения вышеуказанных проблем, и некоторые компании добились определенного прогресса.

Соответствующее научно-исследовательское предприятие:

В настоящее время основные производители материалов в области исследований и разработок кремний-углеродного композитного материала, такие как BTR, снег, звездный город, графит, Хучжоу, Шанхай, Шаншань, Huawei, Samsung и т.д. : большая часть материалов все еще находится на стадии разработки, сейчас только Shanghai Shanshan вошла в стадию опытного производства.

2 титанат лития

В последние годы отечественные исследования и разработки энтузиазма титаната лития выше.

Преимущества титаната лития:

Длительный срок службы (до более чем 10000 раз), относится к материалу с нулевой деформацией (изменение объема менее 1%), не создает традиционного значения пленки SEI;

Высокая безопасность. Литий высокий потенциал, не дендритный генерации, и во время зарядки и разрядки, высокая термическая стабильность;

Возможна быстрая зарядка.

Основными факторами, ограничивающими использование титаната лития в настоящее время, являются слишком высокая цена, выше, чем у традиционного графита, емкость другого титаната лития очень низкая, около 170 мАч / г. Только за счет улучшения производственного процесса, снижения производственных затрат, длительного срока службы и быстрой зарядки преимущества титаната лития могут сыграть свою роль. В сочетании с рынком и технологиями титанат лития не подходит для требований к пространству автобусов и складских помещений.

Соответствующее научно-исследовательское предприятие:

Серебро Чжухай может долго, Сычуань Син, Хучжоу микро-макро Power Co., LTD., Шэньчжэньский залив, New Energy Materials Co., LTD., Hunan Shanshan new material co., LTD. А провинция Аньхой и Шэньчжэнь вокруг нескольких более мелких производителей титаната лития.

3 графен

Графен, получивший Нобелевскую премию в 2010 году, вызывает серьезную озабоченность во всем мире, особенно в Китае. Благодаря бурным исследованиям и разработкам графена, он обладает множеством превосходных свойств, таких как хорошая светопроницаемость, проводящие свойства, высокая теплопроводность, высокая механическая прочность.

Графен в литий-ионных аккумуляторах потенциальным применением являются:

В качестве анодных материалов. Емкость графена выше, обратимая емкость около 700 мАч / г, что выше, чем у графитового катода. Кроме того, графен с хорошими характеристиками теплопроводности для обеспечения стабильности в аккумуляторной системе и расстояние между графеновыми слоями больше, чем у графита, делают беспрепятственную диффузию ионов лития в графеновых слоях и помогают улучшить характеристики батареи. Из-за незрелой технологии производства, нестабильной структуры графена, все еще существуют определенные проблемы, приводящие к использованию графена в качестве анодного материала, например, эффективность первого разряда низкая, около 65%; характеристики контура хуже; Цена выше, значительно выше, чем у традиционного графитового анода.

В качестве отрицательных добавок может улучшить стабильность литий-ионных аккумуляторов, увеличить срок службы и увеличить проводимость.

Учитывая, что массовое производство графена по нынешней технологии еще не развито, цена высока, производительность нестабильна, графен будет играть ведущую роль, как и отрицательные добавки, используемые в литий-ионных батареях.

Соответствующее научно-исследовательское предприятие:

Йога вэй, электричество восточного люмена, новая энергия Циндао HaoXin, шик Сямэнь и т. Д.

4 углеродные нанотрубки

Углеродные нанотрубки представляют собой своего рода структуру графитизации углеродного материала, сами по себе обладают отличной электропроводностью, в то же время из-за своей небольшой глубины интеркалированного ли, короткого пути, поскольку катодный материал в большом соотношении при зарядке и разрядке. эффект поляризации невелик, может улучшить характеристики заряда и разряда батареи.

Недостатки:

Углеродные нанотрубки в качестве материала катода литиевой батареи напрямую, будут иметь необратимую емкость, высока, гистерезис напряжения и платформа разряда не очевидны. С использованием простого фильтра, такого как однослойные углеродные нанотрубки из Ng, были приготовлены непосредственно в качестве материала катода, его первая разрядная емкость составляет 1700 мАч / г, обратимая емкость составляет всего 400 мАч / г.

Еще одно применение углеродных нанотрубок в катоде - с другими материалами анода (графит, титанат лития, олово, кремний и т. Д.), Композитом, с использованием его уникальной полой структуры и преимуществ высокой проводимости и большой удельной поверхности в качестве носителя для улучшения производительность других анодных материалов.

Соответствующее научно-исследовательское предприятие:

Day nai technology, нано порт и т. Д.

5 богатый литий-марганцевый анодный материал

Высокая емкость является одним из направлений развития литиевых батарей, но ток анодного материала из фосфата лития-железа, удельная энергия 580 Вт / кг, плотность энергии никель-кобальт-марганцевой кислоты лития составляет 750 Вт / кг, низкие. Богатая литий-марганцевая основа теоретической плотности энергии может достигать 900 Вт · ч / кг, стать горячей точкой исследования.

Преимущество богатой литий-марганцевой основы в качестве анодного материала:

Плотность энергии высокая, основное сырье богато

Поскольку время разработки короче, богатый литий-марганец создает ряд проблем:

Эффективность разряда очень низкая, материал впервые в процессе циркуляции кислорода, приносит безопасные скрытые проблемы, срок службы очень плохой, производительность соотношения низкая.

В настоящее время средствами решения этих проблем являются покрытие, кислотная обработка, легирование, циркуляция, термообработка и т. Д. Богатая литий-марганцевая основа, несмотря на очевидные преимущества, емкость, огромный потенциал, но ограниченный техническим прогрессом, идет медленно, массовый рынок все еще нуждается время.

Соответствующее научно-исследовательское предприятие:

Китайская академия наук, материалы Нинбо и др.

6 никель-кобальт-марганцево-кислотных литиевых материалов силового типа

В течение долгого времени путь к силовой батарее является довольно спорным, поэтому был принят маршрут из трехкомпонентного материала, литий-марганцевая кислота, литий-фосфат железа. При использовании бытовых аккумуляторов приоритет отдан литий-фосфатному железу, но, поскольку Tesla пользуется популярностью во всем мире, использование трехкомпонентного маршрута вызвало бум.

Литий-железо-фосфат, несмотря на высокий уровень безопасности, его слабость с низкой плотностью энергии невозможно преодолеть, а транспортные средства с новой энергией требуют большей дальности, поэтому в долгосрочной перспективе материал с большей емкостью g заменит фосфат лития-железа в качестве следующего поколения основной технологии маршрут.

Трехкомпонентный никель-кобальт-марганцево-кислотный литиевый трехкомпонентный материал, скорее всего, станет основным материалом для отечественных аккумуляторных батарей нового поколения. Внутренний запуск тройной маршрут электромобилей, таких как Beijing auto E150EV EQ, Jianghuai IEV4, Chery, синий и т. Д., Единица измерения плотности литий-железо-фосфатных батарей. Есть большое улучшение.

Соответствующее научно-исследовательское предприятие:

Хунань Шаньшань, когда наука и техника, вольфрам Сямэнь, постоянные акции и т. Д.

7 мембрана с покрытием

Диафрагма очень важна для безопасности литиевой батареи, для чего требуется, чтобы диафрагма имела хорошую электрохимическую и термическую стабильность, а также повторяющийся процесс зарядки и разрядки, чтобы электролит оставался очень инвазивным.

Мембрана с покрытием относится к покрытию базальной мембраны клеем из ПВДФ или керамики, такой как оксид алюминия. Роль мембраны с покрытием заключается в следующем:

1, улучшить термоусадку диафрагмы, предотвратить сжатие диафрагмы, вызванное обширным коротким замыканием;

2, низкая скорость теплопроводности, материал покрытия, чтобы предотвратить расширение точки батареи, чтобы сформировать общий тепловой разгон некоторого теплового разгона.

Соответствующее научно-исследовательское предприятие:

Звездный исходный материал, Шанхай цзе, наука и технология sinoma, диафрагма YiTeng, восточный гао Тяньцзинь, тай пу хань и т. Д.

8 из глиноземной керамики

В покрытии мембраны, керамическое покрытие мембраны в основном для системы аккумуляторных батарей, поэтому ее пространство для роста на рынке клеевой диафрагмы больше, спрос на керамический оксид алюминия на рынке в качестве основных материалов тройной аккумуляторной батареи повышения всплеска.

Используется для покрытия диафрагмы чистоты керамики из оксида алюминия, размер частиц, морфология имеют высокие требования, Япония, продукция Южной Кореи является относительно зрелой, но цена дороже, чем у отечественных, более чем в два раза. Отечественные в настоящее время есть много компаний в разработке глиноземной керамики, которые хотят уменьшить зависимость от импорта.

Соответствующее научно-исследовательское предприятие:

Фарфоровый материал

9 высоковольтный электролит

Повышение плотности энергии батареи является одной из тенденций литий-ионных батарей, есть два основных метода повышения плотности энергии:

Один состоит в том, чтобы улучшить традиционное напряжение отсечки заряда анодного материала, такое как напряжение заряда литиевой кислоты кобальтовой кислоты до 4,35 В, 4,4 В. Но при улучшении метода зарядки напряжением ограничено, может привести к дальнейшему увеличению напряжения кобальтовой кислоты коллапс литиевой структуры, нестабильный характер;

Другой разрабатывает новый тип платформы для заряда и разряда катодного материала выше, такой как богатое литиево-марганцевое основание, такое как никель и кобальтовая кислота лития.

Анодные материалы повышают напряжение, необходимо сформировать полный набор высокого напряжения, добавка электролита к электролиту с высокими характеристиками напряжения играет ключевую роль, это становится центром исследований в последние годы.

Соответствующее научно-исследовательское предприятие:

Новая основная связь, благословенные материалы

10 связующее на водной основе

В настоящее время положительные материалы в основном используют связующее PVDF, растворенное в органических растворителях. Катод системы связующего с SBR, CMC, содержащий фторолефиновые полимеры и т.д., также может использовать органические растворители. В процессе производства электродов необходимость сушки летучих органических растворителей загрязняет окружающую среду и наносит вред здоровью рабочих. Испарение растворителя в сухом виде требует специального сбора и обработки, охлаждения и содержащего фтор полимера, а растворитель является дорогим, что увеличивает стоимость производства литий-ионных аккумуляторов.

Кроме того, связующее SBR / CMC в процессе обработки легко липкий ролик и трудно подготовить для положительной пластины, объем использования ограничен.

Для защиты окружающей среды, снижения затрат, увеличения требований к характеристикам полюсного наконечника разработка связующего на водной основе является обязательной.

Страница содержит содержимое машинного перевода.