Kurze Beschreibung der Hochenergiebatterie

Am 7. Januar sagte Minggao Ouyang, ein Akademiker der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, auf der akademischen Konferenz, dass Chinas Einzelzellenbatterie mit 400 Wattstunden / kg voraussichtlich 2025 industrialisiert wird. Dieser Zeitplan hat in der Branche heftige Debatten ausgelöst . Die Energie der Batterie 20700 Hochleistungs-Lithium-Kobaltoxid-Batterie beträgt 333 Wattstunden / kg, was bedeutet, dass China im Bereich der Leistungsbatterien voraussichtlich von „Follow-up“ zu „führend“ wechseln wird.

Das von Minggao Ouyang benannte wissenschaftliche Forschungsprojekt wurde vom nationalen Forschungs- und Entwicklungsplan unterstützt. Der vollständige Name lautet „Forschung zu Schlüsseltechnologien und verwandten wissenschaftlichen Grundlagenfragen von hochleistungsbatterien“. Die Forschung basiert auf dem Forscherteam, das die hohe Kapazität der reichen Lithium-Mangan-Basis der Anodenmaterialien entwickelt hat. Der energiespeicher der Motorbatterie dürfte bis zu 400 Watt pro Kilogramm betragen.

In den letzten Jahren wurden Chinas neue Energiefahrzeuge mit Unterstützung der nationalen Politik rasch populär gemacht, aber die "Stiele", die "es nicht wagen, in die Vorstadtbezirke zu fahren", waren schwer zu begradigen. Das Überschreiten der Eintaktgrenze von 500 Kilometern wird die Förderung von Elektrofahrzeugen erheblich fördern. Die Fahrzeuglast ist jedoch begrenzt. Die Möglichkeit, so viel Energie wie möglich in einem begrenzten Volumen zu reservieren, ist zu einem zentralen Ziel der wissenschaftlichen Forschung geworden.

Der Projektleiter und Professor der Peking-Universität Dingguo Xia sagte: "Um die Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien weiter zu verbessern, ist die spezifische Kapazität von Kathodenmaterialien der Schlüssel." Laut Dingguo Xia optimiert das Forscherteam für die spezifische Kapazität von Kathodenmaterialien auf der Grundlage der Vorarbeiten, des tiefen Verständnisses des Stabilitätsmechanismus von lithiumreichen Materialien und des Erzeugungsmechanismus von Anionenredox die Leistung von lithiumreichen Materialien durch Regulierung des Anionen-Redox-Mechanismus.

Mit anderen Worten, die erste Frage, auf die das Team stieß, war: Worum geht es bei der Anionen-Redoxkapazität? Das Aufdecken dieser Regel führt das Team dazu, sich Elektroden mit guter Leistung zu nähern und diese zu finden. Das Team fand auch heraus, dass die Geometrie zwischen Atomen innerhalb des Materials die Struktur der Elektronen beeinflusst, wodurch die Fähigkeit des Anionenredox beeinflusst wird, untersucht die Beziehung zwischen Struktur und Effizienz und hofft, die elektrochemischen Eigenschaften des Elektrodenmaterials durch strukturelles Design zu verbessern.

"Die Verbesserung des Lithiumgehalts im Kathodenmaterial und die Teilnahme von mehr Anionen an der Redoxreaktion ist ein wichtiger Weg." Xia Dingguo sagte, dass die Entwicklung von lithiumreichen Kathodenmaterialien mit hoher Kapazität es ermöglicht hat, die Energiedichte von Leistungsbatterien weiter zu erhöhen. Neben der Herstellung eines lithiumreichen Kathodenmaterials mit hoher Kapazität und zweier lithiumreicher Materialien mit hoher Kapazität und hoher Stabilität - Kohlenstoffverbundwerkstoffe - bereitete das Projektteam auch Lithiumbatterieanodenmaterialien mit hoher Kapazität vor.

Um die Batterie zu einem "Mann vom Muskeltyp" zu machen, ist es neben der Gewinnung vernünftiger positiver und negativer Materialien erforderlich, eine praktikable Verarbeitungstechnologie zu entwickeln. Zum Beispiel müssen lithiumreiche Verbindungen gut in der Elektrode dispergiert sein und einen Gehalt von mehr als 60% im System aufrechterhalten, ohne zu einem Block zu kondensieren. Je gleichmäßiger die Dispersion ist, desto besser ist die Reversibilität und desto besser ist die Lade- und Entladeeffizienz.

Derzeit muss die Batterie weiter verbessert werden. Dingguo Xia sagte, dass es immer noch zwei Hauptprobleme gibt, bei denen „dendritisches Lithium“ den Fortschritt der neuen Systembatterie und die Batteriesicherheit einschränkt. Verwandte Experimente zeigen, dass nach 10 bis 50 Nutzungszyklen die Spannung signifikant abfällt und die Elektroden nicht funktionieren.

"Dendrite Lithium" ist eine Lithium-Ionen-Batterie, die nur für flüssige Elektrolyte gilt. Lithiumionen werden reduziert, um zu Dendriten zu kristallisieren und kontinuierlich zu wachsen. Bis zu einem gewissen Grad können sie die Membran durchbohren. Wissenschaftler suchen derzeit nach Durchbrüchen aus zwei Blickwinkeln. Einer beschichtet und der andere untersucht Festelektrolyte.

Dingguo Xia betonte, dass "die Entwicklung von Lithium-Ionen-Power-Batterien mit hoher Energiedichte bei der Entwicklung von Elektrodenmaterialien, Elektrolyten und Hochsicherheitsmethoden sowie bei der Weiterentwicklung neuer Analysemethoden und Technologien zur Batterievorbereitung weiterentwickelt werden muss".

Neben der Erhöhung der Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien auf 400 Wattstunden / kg wird sich das Projektteam auch auf die Erforschung neuer Lithium-Schwefel-Batterien und Lithium-Luft-Batterien konzentrieren, deren Energiedichte voraussichtlich 500 Wattstunden erreichen wird /kg. Liquan Chen, ein Akademiker der Chinesischen Akademie für Ingenieurwissenschaften, sagte, dass Lithium-Luft-Batterien eine der Entwicklungsrichtungen von Power-Batterien sind. "Die derzeitige Entwicklung von Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzellen muss Metalldosen verwenden, um die Sicherheit der Wasserstoffnutzung zu gewährleisten, während Lithium-Luft-Batterien (negative Elektroden sind Sauerstoff in der Luft). Solange Senfbeutel ausreicht. Lithium-Luft-Batterien sollten auch in Bezug auf Praktikabilität und Kosten entwickelt werden. "

Ausgehend von der Erforschung der Entwurfsmethode zur Verbesserung der Elektroden- und Batteriestruktur, der Erstellung des Batteriepolarisationsmodells und der Simulationstechnologie schreitet der Weg des "Abnehmens und der Fitness" von Autobatterien immer noch voran.

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