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下一代动力锂电池材料的技术难题
下一代动力锂电池材料的技术难题
  • 发布时间:2021-02-08 17:19

下一代动力锂电池材料的技术难题

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下一代动力锂电池材料的技术难题


首先是处理安全问题。300瓦/公斤的电池能装在锂离子电池上吗?事实上,这取决于安全性。为了解决安全问题,必须从材料、单体、系统三个方面进行全方位的操作。物质是基础,什么物质选择什么安全;单体是要害,好还是坏是由单体来选择;该系统保证了锂离子单体热失控不会引起其他操作


解决电池安全问题的首要途径是发展电池自热保护技术。简单的方法是利用电池中的PTC材料来完成温度激活。第二个想法是开发全固态电池。事实上,从新增体积能量密度的角度来看,固态电池也很有前途。所有固体和液体的重要优点是高安全性。另一个特点是能够完成内部系列,这有利于模块和系统的能量密度。针对固体电池存在的问题,固体电解质的选择是固体电池研发的关键。


二是高负荷电极规划技术。随着未来功率密度的新增,这个问题将变得更好。随着能量密度的新增,例如单个电池每千克100瓦时(现在是每千克300瓦时),这意味着材料每单位重量的电流新增,使得未来的高密度电池很难保持电力。为了保证高的能量密度和功率性能,要一个具有梯度孔隙弥散的电极。


采用纳米硅碳复合正极材料,容量约500ma-h/g,高容量镍基氧化物或锂锰基负极材料,锂离子电池的能量密度有望达到300-350瓦时/kg。但是,为了达到500瓦时/公斤以上的能量密度,可燃液体电解质电池系统没有通电,所以要尽快实现固体电池系统。固态锂离子电池有望成为下一代汽车动力锂电池的第一个技术途径。


全固态锂离子电池的好处显而易见,但仍存在一些问题。最重要的问题是固体电解质材料的离子电导率低。第二个问题是固体/固体界面的接触性和稳定性差。第三个问题是锂的充电。基于这些问题,特别是锂金属的固态界面接触/稳定性和可充电性,全固态锂金属电池技术还不成熟和不确定。目前,锂离子电池的突破、功能优势和产业化前景首先是固体锂离子电池。


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