Материал катода литиевой батареи

Основные составляющие материалы литий-ионной батареи включают электролит, сепаратор, положительный и отрицательный материал и тому подобное. Материал положительного электрода занимает большую долю (соотношение масс положительного и отрицательного материалов составляет от 3: 1 до 4: 1), поскольку характеристики материала положительного электрода напрямую влияют на производительность литий-ионной батареи, а стоимость напрямую определяет стоимость батареи.

Литий-ионный аккумулятор представляет собой систему вторичных аккумуляторов, в которой два разных соединения интеркалирования лития, способные обратимо вводить и извлекать ионы лития, используются в качестве положительного электрода и отрицательного электрода батареи. Во время зарядки ионы лития удаляются из кристаллической решетки материала положительного электрода, вставляются в кристаллическую решетку материала отрицательного электрода после прохождения через электролит, так что отрицательный электрод богат литием, а положительный электрод обеднен литием. ; во время разряда ионы лития высвобождаются из кристаллической решетки материала отрицательного электрода после прохождения через него После того, как электролит вставлен в кристаллическую решетку материала положительного электрода, положительный электрод богат литием, а отрицательный электрод обеднен литием . Таким образом, разница между положительными и отрицательными материалами при введении и извлечении ионов лития по отношению к потенциалу металлического лития составляет рабочее напряжение батареи.

Литий-ионный аккумулятор - это новое поколение экологически чистых высокоэнергетических аккумуляторов с отличными характеристиками, которое стало одним из ключевых моментов развития высоких технологий. Литий-ионные батареи обладают следующими характеристиками: высокое напряжение, большая емкость, низкое потребление, отсутствие эффекта памяти, отсутствие загрязнения, малый объем, малое внутреннее сопротивление, меньший саморазряд и большее количество циклов. Благодаря своим вышеупомянутым характеристикам литий-ионные батареи применялись во многих гражданских и военных областях, таких как мобильные телефоны, портативные компьютеры, видеокамеры и цифровые фотоаппараты.

Сушка катодного материала литиевой батареи с помощью микроволновой сушки новая технология, решающая проблему времени сушки традиционной технологии сушки катодного материала литиевой батареи, замедление оборачиваемости капитала, неравномерная сушка и недостаточная глубина сушки

Отличительные особенности:

1. Используя оборудование для микроволновой сушки катодного материала литиевой батареи, быстро и быстро, можно завершить глубокую сушку за несколько минут, конечное содержание воды может достигать более одной тысячной

2. Сушка в микроволновой печи катодного материала литиевой батареи, который равномерно высушен и имеет хорошее качество сушки.

3. Материал катода литиевой батареи сушки в микроволновой печи, который является энергоэффективным, безопасным и экологически чистым.

4. Катодный материал батареи для сушки микроволнами, который не имеет тепловой инерции и моментом нагрева легко управлять, катодный материал литиевой батареи, спеченный в микроволновой печи, имеет характеристики высокой скорости нагрева, высокой степени использования энергии, высокой эффективности нагрева, безопасности и гигиены. , и может улучшить однородность и выход продукта, а также улучшить микроструктуру и свойства спеченного материала.

В последние годы была введена политика, связанная с литиевыми батареями, для содействия созданию предприятий по добыче и переработке в отрасли. Литиевая батарея в основном состоит из материала положительного электрода, материала отрицательного электрода, сепаратора и электролита, а на материал положительного электрода приходится более 40% от общей стоимости литиевой батареи и производительности положительного электрода. Материал напрямую влияет на различные показатели производительности литиевой батареи, поэтому катодные материалы литиевых батарей занимают центральное место в литиевых батареях.

Катодные материалы для литиевых батарей, которые поступают на рынок в настоящее время, включают кобальтат лития, манганат лития, фосфат лития-железа и тройные материалы.

В связи с быстрым развитием экономики Китая, растущим спросом на новые материалы для аккумуляторов в сочетании с высоким спросом на новые, эффективные и экологически чистые аккумуляторные материалы для мобильных телефонов, ноутбуков, цифровых фотоаппаратов, видеокамер, автомобилей и т. Д., Китай рынок новых аккумуляторных материалов будет продолжать расширяться. Литиевая батарея как будущее направление развития батареи, перспективы развития рынка катодных материалов являются многообещающими. В то же время продвижение мобильных телефонов 3G и крупномасштабная коммерциализация транспортных средств на новой энергии откроют новые возможности для катодных материалов литиевых батарей.

Хотя катодные материалы для литиевых батарей имеют широкий рынок, перспективы весьма оптимистичны. Тем не менее, катодные материалы литиевых батарей все еще имеют определенные технические узкие места, особенно преимущества высокой емкости и высоких показателей безопасности не были полностью реализованы.

Фактически, в области катодных материалов для литиевых батарей любая небольшая технологическая инновация может начать новый виток расширения рынка. Китайские предприятия должны усилить исследования и разработки ключевых технологий для катодных материалов, занять лидирующие позиции в мире и повысить свою конкурентоспособность. Воспользуйтесь преимуществами международного конкурса.

В настоящее время литиевые батареи имеют низкую плотность энергии. Во-первых, низкая плотность энергии, тяжелый автомобиль, мало места и необходимость поиска новых материалов для аккумуляторов. Во-вторых, время автономной работы оставляет желать лучшего. Говорят, что пробег более 100 километров - идеальное состояние. Фактический ресурс дороги составляет около 60 километров. Если это в таком большом городе, как Пекин, 60 километров мало. Третий - плохая безопасность. Эта проблема остается спорная, поскольку материалы, используемые для изготовления батареи неустойчивы и легко взрываются.

Материал анода литиевой батареи обеспечивает безопасность силовой батареи. В материале анода литий-ионной батареи, помимо графитированных мезоуглеродных микрогранул (MCMB), небольшую долю рынка занимают аморфный углерод, кремний или олово, а более 90% рыночной доли анодных материалов занимают природный графит и искусственный графит. . Согласно статистике рынка анодных материалов за 2011 год, общее мировое производство анодных материалов достигло 32000 тонн, что на 28% больше по сравнению с тем же периодом прошлого года, когда на анодные материалы из природного и искусственного графита приходилось 89% рынка. Поделиться. В последние годы, в связи с ростом количества электронных продуктов, особенно применения литий-ионных аккумуляторов в области планшетных ПК для мобильных телефонов, в последние годы резко увеличилось количество соответствующих положительных и отрицательных материалов батарей. Графитовые анодные материалы были непрерывно с 2009 по 2011 годы. Темпы роста за три года достигли более 25%.

В 2013 году мировой спрос на диафрагмы достиг 563 миллионов квадратных метров, что в 1,41 раза превышает емкость рынка в 2011 году, а объем производства составил около 1,7 миллиарда долларов США. Спрос на внутреннем рынке барьерной пленки в 2011 году составлял приблизительно 128 миллионов квадратных метров. На продукцию китайских литиевых батарей приходится около 30% доли мирового рынка. Рыночный спрос на бытовые сепараторы рос вместе с рынком литиевых батарей.

В настоящее время 80% потребления внутренней разделительной пленки зависит от импорта, и есть еще много места для спроса на бытовые сепараторы. Доля отечественных сепараторов на внутреннем рынке будет быстро расти. Ожидается, что в 2013 году доля отечественных сепараторов на внутреннем рынке превысит 30%, а в 2015 году превысит 40%.

Таким образом, направление развития катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов - это фосфат лития-железа. Хотя исследования и разработки отечественных катодных материалов на основе литий-железо-фосфата идут полным ходом, в них отсутствуют оригинальные инновационные технологии. В будущем анодные материалы для литий-ионных аккумуляторов имеют два направления развития - материалы на основе титаната лития и материалы на основе кремния. Материалы на основе кремния, разработанные в последние годы в Китае, могут в основном удовлетворять требованиям высокой удельной емкости, высоких энергетических характеристик и длительного срока службы, но индустриализация также должна преодолеть ограничения процесса, стоимости и окружающей среды. Китай добился определенных успехов в локализации сепараторов литий-ионных аккумуляторов, но до массового производства высококачественной продукции еще предстоит пройти долгий путь. Гексафторфосфат лития обладает абсолютным преимуществом на рынке электролитов для литий-ионных аккумуляторов, но Китай в основном зависит от японских технологий, а его независимые исследования и разработки слабы.

Проводящее покрытие в аккумуляторных материалах

Обработка поверхности токопроводящих подложек аккумуляторных батарей функциональными покрытиями - это революционное технологическое новшество. Алюминиевая фольга с углеродным покрытием / медная фольга представляет собой однородное и тонкое покрытие из нанопроводящего алюминия графита и частиц, покрытых углеродом, на медной фольге. Он обеспечивает отличную статическую проводимость и собирает микроток активного материала, что может значительно снизить контактное сопротивление между материалом положительного / отрицательного электрода и токосъемником и улучшить сцепление между ними, уменьшая связь. Количество используемого агента, в свою очередь, приводит к значительному увеличению общей производительности аккумулятора.

Покрытие бывает на водной основе (система водных агентов) и маслянистыми (система органических растворителей).

Эксплуатационные преимущества токопроводящих покрытий, покрытых углеродной фольгой / медной фольгой

1. Значительно улучшить целостность аккумуляторного блока и значительно уменьшить состав аккумулятора. Такой как:

· Значительно снизить динамическое увеличение внутреннего сопротивления аккумулятора;

· Улучшение постоянства перепада давления аккумуляторной батареи;

· Продлить срок службы батареи;

· Значительно уменьшить состав батареи.

2. Улучшить адгезию и адгезию активного материала и токосъемника, а также снизить стоимость изготовления полюсного наконечника. Такой как:

Улучшите адгезию материала положительного электрода и коллектора с помощью водной системы;

Улучшить адгезию наноразмерных или субмикронных катодных материалов и коллекторов;

Улучшить адгезию титаната лития или других анодных материалов и коллекторов большой емкости;

· Повышение скорости прохождения полюсного наконечника и снижение стоимости изготовления полюсного наконечника.

Таблица испытаний на адгезию полюсных наконечников аккумуляторных батарей, покрытых углеродной фольгой и светлой фольгой

После использования алюминиевой фольги с углеродным покрытием адгезия полюсного наконечника увеличилась с 10 гс до 60 гс (с использованием ленты 3 М или метода ножа с сотнями стержней), и адгезия значительно улучшилась.

3. Уменьшите поляризацию, увеличьте увеличение и емкость в граммах, а также улучшите характеристики батареи. Такой как:

· Частичное снижение доли связующего в активном материале и увеличение граммовой емкости;

Улучшить электрический контакт между активным веществом и токосъемником;

· Уменьшите поляризацию и улучшите характеристики мощности.

График производительности батареи из различной алюминиевой фольги

Среди них C-AL - алюминиевая фольга с углеродным покрытием, E-AL - алюминиевая фольга с травлением, U-AL - легкая алюминиевая фольга.

4. Защитите токоприемник и продлите срок службы батареи. Такой как:

· Предотвратить коррозию и окисление коллектора;

· Увеличить поверхностное натяжение коллектора и повысить легкость покрытия коллектора;

? Можно заменить дорогостоящую протравленную фольгу или заменить оригинальную стандартную фольгу на более тонкую.

График цикла батареи для различных видов алюминиевой фольги (200 недель)

(1) представляет собой легкую алюминиевую фольгу, (2) представляет собой протравленную алюминиевую фольгу и (3) представляет собой алюминиевую фольгу с углеродным покрытием.

Исследование анодных материалов для литиевых батарей

В качестве материала отрицательного электрода литиевой вторичной батареи сначала используется металлический литий, а затем - сплав. Однако они не могут решить проблему безопасности литий-ионных аккумуляторов, что привело к появлению литий-ионных аккумуляторов с углеродными материалами в качестве отрицательного электрода.

Материал отрицательного электрода полимерной литий-ионной батареи практически такой же, как и у литий-ионной батареи. Как видно из разработки полимерных литий-ионных аккумуляторов, с момента коммерциализации литий-ионных аккумуляторов были изучены следующие материалы отрицательных электродов: графитированные углеродные материалы, аморфные углеродные материалы, нитриды, материалы на основе кремния, материалы на основе олова, новые сплавы и другие материалы. В этой главе в основном описываются практические анодные материалы, а именно графитированные углеродные материалы, и обсуждаются другие анодные материалы.

Для практического применения материала анода необходимо учитывать множество факторов, помимо обратимой емкости, необратимой емкости и рабочих характеристик цикла, они также должны включать адгезию материала анода к токосъемнику (свойства покрытия) и подготовка отрицательного электрода таб. Плотность уплотнения, объемная емкость, плотность, массовая плотность и т. Д., И эти последние факторы часто игнорируются теми, кто занимается изучением материалов отрицательных электродов. Конечно, следует учитывать также проводимость и удельную поверхность материала отрицательного электрода.

Из-за разнообразия углеродных материалов, чтобы лучше понять анодные материалы, будут представлены некоторые базовые знания об углеродных материалах.

Страница содержит содержимое машинного перевода.