Die 10 vielversprechendsten neuen Lithiumbatteriematerialien

Lithiumbatterie befindet sich in der Entwicklung einer Engpassstufe. Die Energiedichte liegt nahe an ihren physikalischen Grenzen. Wir brauchen neue Materialien oder Technologien, um den Durchbruch von Lithium-Ionen-Batterien zu realisieren. Die folgenden Batteriematerialien waren oder werden der Durchbruch sein, um Barrieren von Lithiumbatterien abzubauen.

1 Siliziumkohlenstoff-Verbundanodenmaterialien

Digitale Terminalprodukte nach dem großen Bildschirm, funktionale Diversifizierung, stellen neue Anforderungen an die akkulaufzeit. Das derzeitige Li-Ionen-Batteriematerial, dessen Kapazität niedrig ist, kann die steigende Nachfrage nach Batterieklemmen nicht befriedigen.

Siliziumkarbid-Verbundwerkstoffe als Anodenmaterialien in der Zukunft, ihre theoretische Kapazität beträgt etwa mehr als 4200 mAh / g, Klasse als Graphitkathode mehr als zehnmal höher als die von 372 mAh / g, seine Industrialisierung wird die Kapazität der erheblich verbessern Batterie.

Die Hauptprobleme des Silizium-Kohlenstoff-Verbundmaterials sind nun:

Lade- und Entladevorgang, die Volumenexpansion von bis zu 300%, was zu Pulverisierung von Siliziumpartikeln, Materialkapazitätsverlust führen kann. Gleichzeitig ist die Absorptionsfähigkeit schlecht.

Schlechte Lebensdauer. Durch das Nano-Silica-Pulver, Siliziumkohlenstoff beschichtet, Dotierungsverfahren zur Lösung der oben genannten Probleme, und einige Unternehmen haben einige Fortschritte gemacht.

Das zugehörige Forschungs- und Entwicklungsunternehmen:

Derzeit sind die wichtigsten Materialhersteller in der Forschung und Entwicklung von Silizium-Kohlenstoff-Verbundwerkstoffen wie BTR, Schnee, Sternstadt, Graphit, Huzhou, Shanghai Shanshan, Huawei, Samsung usw. Inländische Anodenmaterialien Unternehmen Forschungs- und Entwicklungssituation von Siliziummaterial : Die meisten Materialien befinden sich noch in der Entwicklungsphase, jetzt ist nur noch Shanghai Shanshan in die Pilotproduktion eingetreten.

2 Lithiumtitanat

In den letzten Jahren ist die heimische Forschung und Entwicklung der Begeisterung für Lithiumtitanat höher.

Die Vorteile von Lithiumtitanat sind:

Eine lange Lebensdauer (bis zu mehr als 10000 Mal), die zum Material ohne Dehnung gehört (weniger als 1% Volumenänderung), erzeugt nicht die traditionelle Bedeutung des SEI-Films.

Hohe Sicherheit. Das Lithium-Hochpotential, nicht die Erzeugung dendritisch, und zum Zeitpunkt des Ladens und Entladens eine hohe thermische Stabilität;

Kann schnell aufgeladen werden.

Die Hauptfaktoren, die die Verwendung von Lithiumtitanat einschränken, sind derzeit zu hohe Preise, die höher sind als die von herkömmlichem Graphit. Eine weitere Kapazität von Lithiumtitanat g ist mit etwa 170 mAh / g sehr gering. Nur durch die Verbesserung des Produktionsprozesses können die Produktionskosten, die lange Lebensdauer und die Vorteile des schnellen Aufladens von Lithiumtitanat eine Rolle spielen. In Kombination mit Markt und Technologie ist Lithiumtitanat nicht für den Platzbedarf der Bus- und Lagerbereiche geeignet.

Das zugehörige Forschungs- und Entwicklungsunternehmen:

Zhuhai Silber kann lang sein, Sichuan Xing, Huzhou Micro Macro Power Co., LTD., Shenzhen Bay, New Energy Materials Co., LTD., Hunan Shanshan New Material Co., LTD. Und die Provinz Anhui und Shenzhen um mehrere kleinere Lithiumtitanat-Hersteller.

3 das Graphen

Seitdem Graphen 2010 den Nobelpreis gewonnen hat, ist es ein großes globales Problem, insbesondere in China. Bringen Sie eine rasante Graphenforschung und -entwicklung mit, es hat viele hervorragende Eigenschaften, wie gute Lichtdurchlässigkeit, Leitfähigkeit, hohe Wärmeleitfähigkeit, hohe mechanische Festigkeit.

Graphen in Lithium-Ionen-Batterien mögliche Anwendung sind:

Als Anodenmaterialien. Die Kapazität von Graphen ist höher, die reversible Kapazität von etwa 700 mAh / g höher als die der Kapazität der Graphitkathode. Darüber hinaus sorgen eine gute Wärmeleitungsleistung von Graphen zur Gewährleistung der Stabilität im Batteriesystem und ein größerer Graphenschichtabstand als Graphit dafür, dass die Lithiumionendiffusion in Graphenschichten ungehindert bleibt, und sind hilfreich, um die Leistung der Batterieleistung zu verbessern. Aufgrund der nicht ausgereiften Produktionstechnologie, Struktur des Graphens instabil, gibt es immer noch bestimmte Probleme, die dazu führen, dass Graphen als Anodenmaterialien verwendet wird, wie z. B. die Effizienz der ersten Entladung gering ist, etwa 65%; Schleifenleistung ist schlechter; Der Preis ist höher und deutlich höher als bei der herkömmlichen Graphitanode.

Kann als negative Additive die Stabilität von Lithium-Ionen-Batterien verbessern, die Lebensdauer verlängern und die Leitfähigkeit erhöhen.

Angesichts der Tatsache, dass die Graphen-Massenproduktion der aktuellen Technologie noch nicht ausgereift ist, der Preis hoch ist, die Leistung nicht stabil ist, wird Graphen die Führung übernehmen, ebenso wie negative Additive, die in Lithium-Ionen-Batterien verwendet werden.

Das zugehörige Forschungs- und Entwicklungsunternehmen:

Yoga Wei, East Lumena Elektrizität, Qingdao HaoXin neue Energie, Xiamen Chic usw.

4 Kohlenstoffnanoröhren

Kohlenstoffnanoröhren sind eine Art Graphitierungsstruktur von Kohlenstoffmaterial, das selbst eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit aufweist, gleichzeitig aufgrund seiner geringen kurzen Auslösung der interkalierten Li-Tiefe als Kathodenmaterial im großen Verhältnis beim Laden und Entladen Der Polarisationseffekt ist gering und kann die Lade- und Entladeeigenschaften des akkus verbessern.

Nachteile:

Kohlenstoffnanoröhren als Lithiumbatteriekathodenmaterial direkt, wird irreversible Kapazität hoch sein, die Spannungshysterese und Entladungsplattform ist nicht offensichtlich. Unter Verwendung eines einfachen Filters wie Ng wurden einwandige Kohlenstoffnanoröhren hergestellt, die direkt als Kathodenmaterial dienen, deren erste Entladungskapazität 1700 mAh / g beträgt und deren reversible Kapazität nur 400 mAh / g beträgt.

Eine weitere Anwendung von Kohlenstoffnanoröhren in der Kathode ist die Verwendung anderer Anodenmaterialien (Graphit, Lithiumtitanat, Zinn, Silizium usw.) unter Verwendung seiner einzigartigen Hohlstruktur und der Vorteile einer hohen Leitfähigkeit und einer großen spezifischen Oberfläche als Träger zur Verbesserung die Leistung anderer Anodenmaterialien.

Das zugehörige Forschungs- und Entwicklungsunternehmen:

Day Nai Technologie, Nano Port usw.

5 reiches Lithium-Mangan-Anodenmaterial

Hohe Kapazität ist eine der Entwicklungsrichtungen von Lithiumbatterien, aber der Strom des Anodenmaterials von Lithiumeisenphosphat, die Energiedichte von 580 wh / kg, die Energiedichte von Nickel-Cobalt-Mangansäure-Lithium beträgt 750 wh / kg, ist gering. Eine reichhaltige Lithium-Mangan-Basis mit theoretischer Energiedichte kann 900 wh / kg erreichen und wird zu einem Forschungs-Hotspot.

Der Vorteil einer reichen Lithium-Mangan-Base als Anodenmaterial ist:

Die Energiedichte ist hoch, der Hauptrohstoff ist reich

Da die Entwicklungszeit kürzer ist, verursacht das reichhaltige Lithiummangan eine Reihe von Problemen:

Die Entladungseffizienz ist sehr gering, das Material zum ersten Mal im Zirkulationsprozess von Sauerstoff, sicher versteckte Probleme bringen, die Lebensdauer ist sehr schlecht, die Leistung des Verhältnisses ist gering.

Gegenwärtig sind die Mittel zur Lösung dieser Probleme Beschichtung, Säurebehandlung, Dotierung, Zirkulation, Wärmebehandlung usw. Eine reiche Lithium-Mangan-Base ist trotz der offensichtlichen Vorteile, Kapazität, des enormen Potenzials, aber begrenzt auf den technischen Fortschritt langsam, der Massenmarkt noch benötigt Zeit.

Das zugehörige Forschungs- und Entwicklungsunternehmen:

Chinesische Akademie der Wissenschaften, Ningbo-Materialien usw.

6 Power-Nickel-Kobalt-Mangan-Säure-Lithium-Materialien

Für eine lange Zeit ist die Route der Leistungsbatterien ziemlich umstritten, daher wurde die Route des ternären Materials Lithiummangansäure-Lithiumeisenphosphat gewählt. Bei Lithiumeisenphosphat hat die Route der inländischen Strombatterien Vorrang, aber da die Tesla weltweit beliebt ist, hat die Verwendung der Route für ternäres Material einen Boom ausgelöst.

Lithiumeisenphosphat, obwohl hohe Sicherheit, seine niedrige Energiedichte der Schwäche nicht überwunden werden konnten, und neue Energiefahrzeuge erfordern eine größere Reichweite, so dass langfristig ein Material mit höherer Kapazität das Lithiumeisenphosphat als die nächste Generation der Mainstream-Technologie ersetzen wird Route.

Das ternäre Nickel-Kobalt-Mangan-Säure-Lithium-Material wird höchstwahrscheinlich zu einem Hauptbestandteil des inländischen Power-Batteriematerials der nächsten Generation. Ternäre Inlandsstartroute von Elektrofahrzeugen wie Beijing Auto E150EV EQ, Jianghuai IEV4, chery, blue usw., einer Einheit von lithium-eisenphosphat-batterien mit Gewichtsdichte. Es gibt eine große Verbesserung.

Das zugehörige Forschungs- und Entwicklungsunternehmen:

Hunan Shanshan, wenn Wissenschaft und Technologie, Xiamen Wolfram, konstante Anteile, etc.

7 beschichtete Membran

Die Membran ist sehr wichtig für die Sicherheit der Lithiumbatterie, die eine gute elektrochemische und thermische Stabilität der Membran sowie den wiederholten Lade- und Entladevorgang erfordert, um den Elektrolyten hochinvasiv zu halten.

Beschichtete Membran bezieht sich auf die Beschichtung des PVDF-Klebstoffs oder der Keramik der Basalmembran wie Aluminiumoxid. Die Rolle der beschichteten Membran ist:

1, verbessern Sie die Schrumpfung der Membranwärme, verhindern Sie die Kontraktion der Membran, die einen ausgedehnten Kurzschluss verursacht;

2, niedrige Wärmeleitungsrate, Beschichtungsmaterial, um zu verhindern, dass sich der Batteriepunkt ausdehnt, um das gesamte thermische Durchgehen eines thermischen Durchgehens zu bilden.

Das zugehörige Forschungs- und Entwicklungsunternehmen:

Star-Quellmaterial, Shanghai Jie, Sinoma-Wissenschaft und -Technologie, YiTeng-Diaphragma, Tianjin East Gao, Tai Pu Han usw.

8 Aluminiumoxidkeramik

Bei der Beschichtungsmembran ist die keramische Beschichtungsmembran hauptsächlich für Leistungsbatteriesysteme gedacht, so dass ihr Marktwachstumsraum bei Leimmembranen größer ist, die Nachfrage nach Keramik-Aluminiumoxid-Markt als Kernmaterial für ternäre Leistungsbatterien steigt der Anstieg.

Wird verwendet, um die Membran der Reinheit von Aluminiumoxidkeramik zu beschichten, haben Partikelgröße, Morphologie hohe Anforderungen, Japan, Südkoreas Produkte sind relativ ausgereift, aber der Preis ist teurer als der von Inland mehr als doppelt so hoch. Inländische derzeit gibt es viele Unternehmen in der Entwicklung von Aluminiumoxidkeramik, die Importabhängigkeit reduzieren wollen.

Das zugehörige Forschungs- und Entwicklungsunternehmen:

Das Porzellanmaterial

9 Hochspannungselektrolyt

Die Verbesserung der Batterieenergiedichte ist einer der Trends bei Lithium-Ionen-Batterien. Es gibt zwei Hauptmethoden zur Verbesserung der Energiedichte:

Eine besteht darin, die herkömmliche Ladungsgrenzspannung des Anodenmaterials, wie die Kobaltsäurelithium-Ladespannung, auf 4,35 V, 4,4 V zu verbessern. Wenn jedoch die Methode zum Laden durch die Spannung begrenzt wird, kann dies dazu führen, dass die Kobaltsäure weiter ansteigt Zusammenbruch der Lithiumstruktur, instabile Natur;

Ein anderes ist die Entwicklung einer neuen Art von Kathodenmaterial-Lade- und Entladeplattform höher, wie z. B. einer reichen Lithium-Mangan-Base, wie Nickel und Kobaltsäure-Lithium.

Die Anodenmaterialien erhöhen die Spannung, müssen einen kompletten Satz von Hochspannungs-Elektrolyt-Additiven bilden, die dem Elektrolyten mit hoher Spannungsleistung eine Schlüsselrolle spielen, sie werden in den letzten Jahren zu einem Forschungsschwerpunkt.

Das zugehörige Forschungs- und Entwicklungsunternehmen:

Die neue Hauptbindung, gesegnete Materialien

10 Bindemittel auf Wasserbasis

Derzeit werden die positiven Materialien hauptsächlich mit PVDF-Bindemittel in organischen Lösungsmitteln gelöst. Die Kathode des Bindemittelsystems mit SBR, CMC, die Fluorolefinpolymere usw. enthält, kann auch organische Lösungsmittel verwenden. Bei der Elektrodenherstellung verschmutzt die Notwendigkeit, flüchtige organische Lösungsmittel zu trocknen, die Umwelt und schadet der Gesundheit der Arbeitnehmer. Das Verdampfen des Lösungsmittels erfordert eine spezielle Sammlung und Verarbeitung, Kühlung und das Enthalten von Fluorpolymer und das Lösungsmittel ist teuer, was die Produktionskosten von Lithium-Ionen-Batterien erhöht.

Darüber hinaus ist der Anwendungsbereich des SBR / CMC-Bindemittels im Bearbeitungsprozess einfach klebrig und schwierig für die positive Platte vorzubereiten.

Für den Umweltschutz, Kosten senken, Leistungsbedarf der Polstücke erhöhen, ist die Entwicklung von Bindemittel auf Wasserbasis unerlässlich.

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