Каковы горячие точки исследования высокоэнергетических технологий литиевых батарей?

За последнее время Институт высоких промышленных производств и Научно-исследовательский институт лития (GGII) посетили более 50 компаний и приняли участие в многочисленных форумах. Было обнаружено, что литиевые батареи в настоящее время совершили крупный прорыв в технологии высокой плотности энергии.

Пути разработки с высокой плотностью энергии включают: материалы для положительных электродов высокого напряжения и материалы для положительных и отрицательных электродов Gao Ke. Материал положительного электрода высокого напряжения обычно относится к материалу положительного электрода с напряжением батареи выше 4,2 В. Литий-кобальтовая кислота, литиево-марганцевая кислота и тройной элемент имеют высоковольтные материалы.

Среди них коммерциализация литиевого высокого напряжения была очень зрелой, и она широко используется в высококачественных цифровых продуктах. Его удельная энергия выше, чем у обычных тройных батарей. В настоящее время напряжение высоковольтной литиевой батареи обычно составляет 4,35 В, и в ближайшие 3-5 лет высоковольтная батарея на 4,4 и 4,5 В может быть применена в больших масштабах.

Материалы для высоковольтных положительных электродов имеют несколько применений, и они в основном находятся на стадии исследований. Однако материал тройного высоковольтного положительного электрода может стать прорывом в достижении плотности энергии 300 Втч / кг в будущем.

В настоящее время емкость тройного материала NCM811 превышает 180 мАч / г, и емкость материала может быть достигнута путем инкапсулирования или смешивания. В то же время емкость материала будет еще больше увеличиваться (высоковольтный материал эквивалентен активации неактивного лития при низком напряжении. Более ограниченное использование материалов). Тем не менее, существует еще много технических проблем с высоким напряжением тройных материалов, а стабильность самого материала еще не решена.

Катодный материал из манганата лития имеет зарядный потенциал до 4,7 В и очень стабильную структуру решетки.

В настоящее время удельная энергия литий-марганцево-кислотных батарей составляет 150 Втч / кг, что выше, чем удельная энергия литий-железо-фосфатных батарей. Кристалл манганата лития имеет стабильную структуру и хорошую термическую стабильность. Безопасность литиево-манганатной батареи очень высока. Литий-титанатные системные батареи имеют прекрасные перспективы применения в области быстрой зарядки.

Фосфат лития-железа близок к теории из-за своей емкости, и активировать больше лития с помощью высокого напряжения сложно, а эффект очень ограничен. Однако фосфат ферромарганца (ванадий), литий и силикат лития и железа имеют более высокую плотность энергии и являются популярными областями исследований многих исследовательских институтов и компаний. Молекулы силиката лития и железа содержат два иона лития, а их теоретическая граммовая емкость достигает 332 мАч / г.

Положительный материал высокого напряжения требует взаимодействия высоковольтных электролитов, чтобы вся аккумуляторная система работала нормально. Чтобы электролит стабильно работал в среде с высоким напряжением, необходимо улучшить стойкость растворителя к окислению и заблокировать прямой контакт между положительным электродом и электролитом. К методам улучшения антиоксидантных свойств электролитов относятся фторированные растворители. Цена на фторированные растворители слишком высока, и их трудно реализовать в широком масштабе.

Другие новые антиоксидантные растворители, такие как ионные жидкости, обладают хорошей ионной проводимостью и антиоксидантными свойствами. Это отличные растворители для литиевых батарей, но в настоящее время они дороги и их трудно продвигать в больших масштабах. Способы блокирования прямого контакта между электролитами и электролитами включают покрытие материала положительной полярности и добавки, образующие положительную полярную пленку. Есть много исследований по покрытию и добавкам в положительные материалы, и эффект очень очевиден. Это важное средство для усиления антиоксидантных свойств в будущем.

Крупномасштабная разработка и применение тройных материалов относительно поздно, и есть еще много возможностей для улучшения плотности энергии. В настоящее время основные производители материалов смогли достичь уровня 180 мАч / г, в то время как теоретическая емкость тройных материалов с высоким содержанием никеля может достигать 270 мАч / г, и все еще есть большие возможности для улучшения. В настоящее время тройные материалы высокой емкости обладают такими характеристиками, как чувствительность к воде, впервые низкая эффективность и плохая циркуляция. Положительные полюса, богатые литием, также становятся горячими точками во многих исследовательских учреждениях и на предприятиях по мере развития технологических процессов, и эти проблемы могут быть решены.

С другой стороны, кремниевые материалы для отрицательных электродов могут значительно увеличить отрицательную граммовую емкость. В качестве материала отрицательного электрода преобладает графит, и технология графитовых отрицательных электродов стала очень зрелой. Фактическая мощность уже очень близка к теоретической. Чтобы увеличить отрицательную граммовую емкость, необходимо использовать другие материалы.

Отрицательный электрод из металла, такого как кремниевое олово, является очень подходящим выбором. Самая ранняя японская компания Sony использовала отрицательные полюсы из олова из композитного материала для увеличения удельной энергии батареи и уже представила на рынке 1,8650 продуктов большой емкости. В последние годы внимание уделяется композитному отрицательному электроду из кремния, среди которых композитный отрицательный электрод из кремния и углерода и технология композитного отрицательного электрода на основе оксида кремния и графита являются относительно зрелыми, а японские и корейские предприятия применяют продукцию с высокой емкостью.

В настоящее время отечественные фабрики материалов, заводы электрического сердечника постепенно вводят отрицательные продукты серии кремния с чрезвычайно высокой мощностью. Теоретическая граммовая емкость кремния составляет 4200 мАч / г, но эффект объемного расширения очень велик, поэтому его в основном комбинируют с графитом, чтобы уменьшить влияние расширения. Отрицательный электрод из металлического лития имеет более высокую емкость, чем отрицательный электрод из кремния, но проблема его дендритов не решена, и риск безопасности высок. Металлический литий легко вступает в реакцию с электролитом и сокращает срок его службы. В настоящее время металлические литиевые батареи с отрицательными электродами по-прежнему трудно продавать в больших количествах.

Страница содержит содержимое машинного перевода.