1帖蔓,目前業(yè)界比較公認(rèn)的鋰電發(fā)展路線是什么塑娇?
?經(jīng)過研發(fā)人員和工程師的不懈努力劫侧,從鉛酸電池烧栋、鎳氫電池、鎳鎘電池珍特,走到磷酸鐵鋰電池次坡,再到現(xiàn)在主流的三元電池画畅,每一次的提升轴踱,都是一代人的努力,基于提升鋰電池的安全性诱篷、能量密度棕所、倍率性能悯辙,再結(jié)合目前電池研發(fā)現(xiàn)狀,總結(jié)出了未來鋰電池的一個(gè)發(fā)展路線针贬。
? ? 2020年是多陽離子電極桦他,主要以NCM快压、NCA復(fù)合正極材料,負(fù)極以C以及部分硅碳復(fù)合為主荧缘,能量密度大概300-350wh/kg。
? ? 2020-2025年信姓,以全固態(tài)鋰離子電池為主意推,金屬鋰負(fù)極或硅碳負(fù)極。能量密度400wh/kg外驱,同時(shí)開發(fā)鈉離子電池昵宇,鈉比鋰更加廉價(jià)儿子,但比鋰離子大柔逼,且存在液態(tài)記憶。
? ? 2025年后犯助,主要以鋰硫電池-->鋰金屬電池-->>鋰空氣電池發(fā)展為主剂买,這類電池,能量密度更高疆股,材料的可取性也越來越方便倒槐,但目前存在較多難題讨越,還需要繼續(xù)去攻克,鋰硫電池是以硫元素作為電池正極,金屬鋰作為負(fù)極的一種鋰電池人弓。單質(zhì)硫在地球中儲(chǔ)量豐富崔赌,具有價(jià)格低廉耸别、環(huán)境友好等特點(diǎn)秀姐。利用硫作為正極材料的鋰硫電池,其材料理論比容量和電池理論比能量較高痒留,分別達(dá)到?1675m Ah/g?和2600Wh/kg ?伸头,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于商業(yè)上廣泛應(yīng)用的三元電池熊锭。并且硫是一種對環(huán)境友好的元素雪侥,對環(huán)境基本沒有污染,是一種非常有前景的鋰電池锌妻;鋰金屬電池仿粹,用鋰金屬箔來取代石墨,它可以容納更多的離子堕仔,但通常鋰金屬箔與電解質(zhì)會(huì)產(chǎn)生不良反應(yīng)摩骨,從而導(dǎo)致電解質(zhì)過熱朗若,甚至導(dǎo)致燃燒,這一技術(shù)能將當(dāng)前鋰電池的體積縮小一半灾馒,從理論上來說睬罗,如果電池體積不變傅物,在搭載鋰金屬電池的情況下琉预,電動(dòng)汽車的續(xù)航里程將提升一倍圆米;鋰空氣電池娄帖,是一種用鋰作陽極昙楚,以空氣中的氧氣作為陰極反應(yīng)物的電池堪旧。鋰空氣電池比鋰離子電池具有更高的能量密度,因?yàn)槠潢帢O(以多孔碳為主)很輕析砸,且氧氣從環(huán)境中獲取而不用保存在電池里首繁,理論上,由于氧氣作為陰極反應(yīng)物不受限夹攒,該電池的容量僅取決于鋰電極胁塞,其比能為5.21kWh/kg(包括氧氣質(zhì)量)闲先,或11.4kWh/kg(不包括氧氣)。
2蒙谓,能量載體基本要求有哪些累驮?
? ? (1)原子相對質(zhì)量要邪ā置侍;
? ? (2)得失電子能力要強(qiáng)拦焚;
? ? (3)電子轉(zhuǎn)移比例要高赎败。
3,電池的主要指標(biāo)有哪些据忘?
? ? (1)容量搞糕;(2)能力密度;(3)充放電倍率萧福;(4)電壓鲫忍;(5)壽命;(6)內(nèi)阻悟民;(7)自放電射亏;(8)工作溫度范圍。
4及舍,正極材料(LFP锯玛、NCM兼蜈、LiCo等)特性有哪些为狸?
? ? (1)較高的氧化還原反應(yīng)電位,高輸出電壓辐棒;
? ? (2)鋰原素含量高漾根,能量密度高立叛;
? ? (3)化學(xué)反應(yīng)中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定贡茅;
? ? (4)電導(dǎo)率高顶考;
? ? (5)化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好,不易分解和反應(yīng)艘策;
? ? (6)價(jià)格便宜朋蔫;
? ? (7)制作工藝相對簡單,適合大規(guī)模生產(chǎn)驯妄;
? ? (8)對環(huán)境友好青扔,污染低。
5谈息,負(fù)極材料(Li侠仇、C傅瞻、AL嗅骄、鈦酸鋰等)特性有哪些饼疙?
? ? (1)層狀結(jié)構(gòu)或者隧道結(jié)構(gòu),利于脫嵌屏积;
? ? (2)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定炊林,良好的充放電可逆性和循環(huán)性能;
? ? (3)鋰離子盡可能多的插入和脫嵌渣聚;
? ? (4)氧化還原電位低奕枝;
? ? (5)首次不可逆放電容量低瓶堕;
? ? (6)與電解質(zhì)溶劑相容性較好;
? ? (7)價(jià)格低廉谭梗,材料易得默辨;
? ? (8)安全性好;
? ? (9)環(huán)境友好壹置。
6钞护,提高電池能量密度的途徑通常有哪些爆办?
? ? (1)提高正負(fù)極活性物質(zhì)占比距辆;
? ? (2)提高正負(fù)極材料的比容量(克容量);
? ? (3)減重瘦身爆土。
7步势,如何提高鋰離子電池的充放電倍率坏瘩?
? ? (1)提高正負(fù)極的鋰離子擴(kuò)散能力倔矾;
? ? (2)提高電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率柱锹;
? ? (3)降低電池內(nèi)阻(歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻)。
8,哪些因素影響鋰離子電池的循環(huán)壽命匹层?
? ? (1)負(fù)極金屬鋰沉積升筏;
? ? (2)正極材料的分解;
? ? (3)SEI的形成和再次消耗铅忿;
? ? (4)電解質(zhì)的影響檀训,主要表現(xiàn)在:總量減少峻凫,有雜質(zhì)存在荧琼,水滲入;
? ? (5)隔膜阻塞或破壞命锄;
? ? (6)正負(fù)極材料脫落脐恩;
? ? (7)外部使用因素被盈。
9,鋰離子電池內(nèi)部材料反應(yīng)分解溫度怜俐?
? ? (1)SEI膜分解贴谎,電解液放熱反應(yīng)季稳,130℃;
? ? (2)電解質(zhì)分解仲翎,產(chǎn)熱溯香,130℃-250℃玫坛;
? ? (3)正極材料分解產(chǎn)生大量氣體和氧湿镀,180℃-500℃肠骆;
? ? (4)粘結(jié)劑和負(fù)極活性物質(zhì)的反應(yīng)蚀腿,240℃-290℃莉钙。
一般由于過充磁玉、大倍率放電蚊伞、內(nèi)部短路时迫、外部短路掠拳、振動(dòng)溺欧、碰撞姐刁、跌落聂使、沖擊等造成短路壁拉,產(chǎn)生大量熱和氣體的一個(gè)過程拐叉。
10,未來最具潛力的幾種鋰電池材料
? ? (1)硅碳復(fù)合負(fù)極材料扇商,能量密度高,產(chǎn)業(yè)化400wh/kg以上宿礁,但體積膨脹嚴(yán)重案铺,循環(huán)差;
? ? (2)鈦酸鋰梆靖,循環(huán)10000次以上控汉,體積變化<1%,不形成枝晶返吻,穩(wěn)定性極好姑子,可快速充電,但價(jià)格高街佑,能量密度低榨婆,約170wh/kg;
(3)石墨烯烟央,可用于負(fù)極材料和正極添加劑,導(dǎo)電性極好,離子傳輸快这难,首效差,約65%,循環(huán)差秧骑,價(jià)格高侵歇;
? ? (4)富鋰錳基電池枷遂,能量密度約900wh/kg,原材料豐富,但首效低癞蚕,安全和循環(huán)差醋旦,倍率性能偏低;
? ? (5)NCM三元材料御雕,一般在250wh/kg,配上硅碳負(fù)極,約在350wh/kg;
(6)CNTs,碳納米管席爽,導(dǎo)電性能優(yōu)越,優(yōu)異的熱傳導(dǎo)性捐寥;
? ? (7)涂覆隔膜,基膜+PVDF+勃姆石,提高隔膜耐收縮性、熱傳導(dǎo)低匿辩,防止全部熱失控稼病;
? ? (8)高電壓電解液芍瑞,這個(gè)就不用說了妥凳,隨著能量材料能量密度,電壓也相應(yīng)提高;
? ? (9)水性粘結(jié)劑,出于環(huán)境保護(hù)和健康空繁。
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