Краткое описание аккумуляторной батареи высокой мощности

7 января Мингао Оуян, академик Китайской академии наук, заявил на академической конференции, что в 2025 году ожидается промышленное внедрение одноэлементной батареи в Китае мощностью 400 ватт-час / кг. Этот график вызвал горячие споры в отрасли. . Энергия батареи 20700 высокопроизводительной литий-кобальтовой батареи составляет 333 ватт-часа / кг, что означает, что Китай, как ожидается, перейдет от «последующего» к «лидирующему» в области аккумуляторных батарей.

Научно-исследовательский проект, названный Мингао Оуян, был поддержан национальным планом ключевых исследований и разработок, а полное название - «Исследование ключевых технологий и связанных с ними фундаментальных научных вопросов, касающихся мощных аккумуляторных батарей». Исследование основано на исследовательской группе, которая разработала высокую емкость богатой литиево-марганцевой основы анодных материалов, аккумуляторы энергии аккумуляторной батареи, вероятно, будут до 400 Вт на килограмм.

В последние годы, благодаря поддержке национальной политики, новые энергетические транспортные средства Китая стали быстро популяризироваться, но «стебли», которые «не осмеливаются идти в пригородные районы», было трудно выправить. Преодоление предела однотактности в 500 километров будет в значительной степени способствовать развитию электромобилей. Однако нагрузка на автомобиль ограничена. Как сохранить как можно больше энергии в ограниченном объеме, стало ключевой задачей научных исследований.

Руководитель проекта и профессор Пекинского университета Динго Ся сказал: «Для дальнейшего повышения плотности энергии литий-ионных батарей решающим фактором является удельная емкость катодных материалов». По словам Динго Ся, в отношении удельной емкости катодных материалов исследовательская группа, основываясь на предварительной работе, глубоком понимании механизма стабильности богатых литием материалов и механизма образования окислительно-восстановительного потенциала анионов, оптимизирует характеристики богатых литием материалов за счет регулируя окислительно-восстановительный механизм анионов.

Другими словами, первый вопрос, с которым столкнулась команда, был: в чем «примерно» окислительно-восстановительная способность анионов? Выявление этого правила приведет команду к поиску электродов с хорошими характеристиками. Команда также обнаружила, что геометрия между атомами в материале влияет на структуру электронов, тем самым влияя на способность окислительно-восстановительного потенциала анионов, изучает взаимосвязь между структурой и эффективностью и надеется улучшить электрохимические свойства материала электродов с помощью структурного дизайна.

«Повышение содержания лития в катодном материале и предоставление возможности большему количеству анионов участвовать в окислительно-восстановительной реакции - важный путь». Ся Динго сказал, что разработка катодных материалов с высокой емкостью, богатых литием, позволила еще больше увеличить удельную энергию аккумуляторных батарей. В дополнение к подготовке материала катода с высоким содержанием лития и двух материалов с высоким содержанием лития - углеродных композиционных материалов - с высокой емкостью и высокой стабильностью, команда проекта также подготовила анодные материалы для литиевых батарей с высокой емкостью.

Чтобы аккумулятор стал «человеком мускулистого», помимо получения разумных положительных и отрицательных материалов, необходимо разработать приемлемую технологию обработки. Например, соединения, богатые литием, должны быть хорошо диспергированы в электроде, поддерживая уровень более 60% в системе без конденсации в блок. Чем более однородна дисперсия, тем лучше обратимость и выше эффективность заряда и разряда.

В настоящее время аккумулятор требует доработки. Динго Ся сказал, что есть еще две ключевые проблемы: «дендритный литий» ограничивает продвижение новой системной батареи и безопасность батареи. Соответствующие эксперименты показывают, что после 10-50 циклов использования напряжение значительно падает, и электроды перестают работать.

«Dendrite lithium» - это литий-ионная батарея, уникальная для жидких электролитов. Ионы лития восстанавливаются, кристаллизуются в дендриты и непрерывно растут. В некоторой степени они могут пробить мембрану. В настоящее время ученые ищут открытия с двух сторон. Один из них - покрытие, а другой - изучение твердых электролитов.

Динго Ся подчеркнул, что «разработка литий-ионных аккумуляторных батарей с высокой плотностью энергии должна развиваться вместе с разработкой электродных материалов, электролитов и методов высокой безопасности, а также с дальнейшим развитием новых аналитических методов и технологий подготовки аккумуляторов».

Помимо увеличения удельной энергии литий-ионных батарей до 400 Вт · ч / кг, команда проекта также сосредоточится на исследовании новых литий-серных аккумуляторов и литий-воздушных аккумуляторов, плотность энергии которых, как ожидается, достигнет 500 Вт · ч. /кг. Лицюань Чен, академик Китайской инженерной академии, сказал, что литий-воздушные батареи являются одним из направлений развития энергетических батарей. «Современные разработки водородно-кислородных топливных элементов должны использовать металлические банки для обеспечения безопасности использования водорода, в то время как литий-воздушные батареи (отрицательные электроды - кислород в воздухе). Пока достаточно горчичного мешка. Литий-воздушные батареи должны также быть развитым с точки зрения практичности и стоимости ".

Начиная с изучения метода проектирования для улучшения конструкции электрода и батареи, создания модели поляризации батареи и технологии моделирования, путь «похудения и фитнеса» автомобильной аккумуляторной батареи все еще продолжается.

Страница содержит содержимое машинного перевода.