Welche Faktoren beeinflussen die Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien?

Die Energiedichte schränkt sozusagen den derzeit größten Engpass bei der Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien ein. Ob Mobiltelefone oder Elektroautos die Menschen darauf freuen, dass die Energiedichte der Batterien ein neues Niveau erreichen kann, verlängert die Batterielebensdauer des Produkts oder die Produktpalette wird die Hauptfaktoren nicht mehr stören.

Von den Blei-Säure-Batterien, Nickel-Cadmium-Batterien, Nickel-Metallhydrid-Batterien bis hin zu Lithium-Ionen-Batterien hat sich die Energiedichte kontinuierlich verbessert. Aber die aufsteigende Geschwindigkeit im Verhältnis zur Geschwindigkeit der Entwicklung im industriellen Maßstab im Verhältnis zum Niveau von Der menschliche Energiebedarf ist zu langsam. Einige scherzen, dass der Fortschritt der Männer hier in der "Batterie" steckte. Natürlich, wenn an welchem Tag eine globale drahtlose Energieübertragung realisiert werden kann, wo können die "drahtlosen" Elektrizität erhalten (wie z ein Handysignal), dann muss der Mensch nicht mehr aufladen, die soziale Entwicklung wird natürlich auch nicht auf den akku übertragen.

Angesichts der Situation, dass die Energiedichte zu Engpässen wird, dürften alle Länder der Welt, um die relevanten politischen Ziele der Batterieindustrie zu formulieren, den bedeutenden Durchbruch in der Batterieindustrie in Bezug auf die Energiedichte führen. Wir, Japan und andere Länder im Jahr 2020 Von der Regierung oder der Industriegruppe festgelegte Ziele, die im Wesentlichen auf 300 Wh / kg dieser Zahl verweisen, liegen auf der Grundlage des aktuellen Aufstiegs nahe dem 1-fachen. Langfristiges Ziel für 2030, 500 Wh / kg oder sogar 700 Wh / kg kg, die Batterieindustrie muss einen großen Durchbruch im chemischen System haben, war es möglich, dieses Ziel zu erreichen.

Es gibt viele Faktoren, die die Energiedichte der Lithium-Ionen-Batterie, die Lithium-Ionen-Batterie des vorhandenen chemischen Systems und die Struktur beeinflussen können. Was sind die offensichtlichen Grenzen?

Wir haben oben analysiert, und ACTS als Energieträger ist eigentlich die Lithiumbatterie, andere Substanzen sind "Abfall", aber um stabil, beständig, die Sicherheit des Kraftträgers zu erhalten, ist der "Abfall" unverzichtbar. Zum Beispiel ein Stück Lithium-Ionen-Batterien, Lithium über dem Durchschnitt der Qualität in etwas mehr als 1%, die restlichen 99% der Inhaltsstoffe tragen nicht die energiespeicherfunktion anderer Substanzen. Edisons berühmte Worte, Erfolg ist 99% Schweiß plus 99% Inspiration , es scheint, dass überall alle ah, 1% rot sind, die restlichen 99% sind grüne Blätter, die nicht sind.

Um die Energiedichte zu verbessern, denken wir zunächst daran, den Lithiumanteil zu erhöhen und gleichzeitig so viel wie möglich aus dem Lithiumion herauszuholen, das aus der Anode austritt, zur Kathode bewegt wird und dann muss Zählen Sie von der Kathode die ursprüngliche Rückkehr zum positiven (nicht weniger) Zyklus der Transportenergie.

1. Verbessern Sie den positiven Wirkstoffanteil

Um den positiven Anteil an aktivem Material zu verbessern, hauptsächlich um den Anteil an Lithium in demselben chemischen System zu verbessern, wobei der Gehalt an Lithium (andere Dinge sind gleich), kann die Energiedichte auch den entsprechenden Anstieg haben. So unter einer bestimmten Größe und Gewichtsbeschränkung, wir hoffen, dass das positive aktive Material noch etwas mehr.

2. Verbessern Sie den Anteil des aktiven Kathodenmaterials

Dies ist, um mit der Zunahme des positiven aktiven Materials zusammenzuarbeiten, mehr negatives aktives Material zu benötigen, um zu Lithiumionen geschwommene, gespeicherte Energie aufzunehmen. Wenn das kathodenaktive Material nicht ausreicht, ist eher die zusätzliche Lithiumionenabscheidung in der Kathodenoberfläche als im Inneren eingebettet, irreversible chemische Reaktion und Dämpfung der Batteriekapazität.

3. Verbesserung des Anodenmaterials mit spezifischer Speicherkapazität (g)

Es gibt eine Obergrenze des positiven Wirkstoffs, die nicht unbegrenzt berücksichtigt wird. Unter der Bedingung, dass die Menge des positiven Wirkstoffs nur so weit wie möglich von den Lithiumionen aus dem Positiv stammt, um das eingebettete Material zu entfernen, an chemischen Reaktionen teilnehmen Wir hoffen, dass wir das eingebettete Lithiumion relativ zum positiven Anteil des aktiven Materials entfernen können, wobei die Qualität des höheren spezifischen Kapazitätsindex höher ist.

Dies ist der Grund, warum wir verschiedene Anodenmaterialien untersuchen und auswählen, von Kobaltsäurelithium über lithiumeisenphosphat bis hin zu drei Yuan-Materialien.

Es wurde bereits analysiert, Kobaltsäurelithium kann 137 mAh / g erreichen, und die tatsächlichen Werte für Mangansäurelithiumeisenphosphatlithium liegen bei etwa 120 mAh / g, Nickelkobaltmangan drei Yuan können 180 mAh / g erreichen. Sie müssen neue Anodenmaterialien und den Fortschritt der Industrialisierung erforschen.

4. Verbessern Sie die spezifische Kapazität von Anodenmaterialien

Relativ gesehen ist die spezifische Kapazität von Anodenmaterialien nicht die Lithiumionenbatterie. Die Energiedichte ist der Hauptengpass. Wenn jedoch die spezifische Kapazität des Negativs weiter verbessert wird, bedeutet dies, dass weniger negative Elektrodenmaterialien durch die Qualität mehr Lithiumionen aufnehmen können, wodurch die Ziele erreicht werden der aufsteigenden Energiedichte.

Mit Graphitkathoden-Kohlenstoffmaterialien, theoretischer spezifischer Kapazität in 372 mAh / g, kann auf der Grundlage der Forschung von Hartkohlenstoffmaterialien und Nanokohlenstoffmaterialien die spezifische Kapazität auf mehr als 600 mAh / g erhöht werden. Anode auf Zinn- und Siliziumbasis Materialien, können auch die spezifische Kapazität der Anode auf ein sehr hohes Niveau erhöhen, dies ist die Richtung des aktuellen Forschungs-Hotspots.

5. Abnehmen beim Abnehmen

Neben dem positiven oder negativen aktiven Material sind Elektrolyt, Isolationsfilm, Klebstoff, leitfähiges Mittel, Ansammlung von Flüssigkeit, Matrix, Hüllenmaterial usw. alle Lithiumionenbatterien, deren "Eigengewicht" etwa 40% des Ganzen ausmacht Batteriegewicht. Wenn Sie das Gewicht des Materials reduzieren können, die Leistung der Batterie nicht gleichzeitig beeinträchtigt, kann dies auch die Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien verbessern.

In diesem Aufsatz müssen Sie Elektrolyt, Isolationsfilm, Klebstoff, Matrix- und Flüssigkeitssammlung, Schalenmaterial und Herstellungsprozess detailliert untersuchen und analysieren, um eine vernünftige Lösung zu finden. Alle Aspekte, um einige zu verbessern, können den Anstieg der Energiedichte sein eine ganze Reihe der Batterie.

Aus der obigen Analyse ist ersichtlich, dass die Verbesserung der Energiedichte der Lithium-Ionen-Batterie eine Systemtechnik ist, um den Herstellungsprozess zu verbessern, die vorhandene Materialleistung zu verbessern sowie einige neue Materialien und neue chemische Systeme zu entwickeln Aspekte, auf der Suche nach kurzfristigen, mittelfristigen und langfristigen Lösungen.

Die Seite enthält den Inhalt der maschinellen Übersetzung.