Einführung in die Energy Density Double-Technologie der Hitachi-Lithiumbatterie

Laut dem Nikkei Manufacturing Report hat Hitachi Manufacturing Co., Ltd. kürzlich eine Technologie entwickelt, die die Energiedichte von Lithium-Ionen-Sekundärbatterien (LIB) mehr als verdoppeln kann. Durch die doppelte Dicke der positiven Elektrode erreichte die Batterieeinheit der 30-Ah-Klasse eine Energiedichte von 335 Wh / kg. Es wird erwartet, dass die Technologie die Reichweite verdoppelt, in der reine Elektrofahrzeuge (EVs) einmal aufgeladen werden können.

Der Bericht sagte, dass die Entwicklung von positiven Polen unter Verwendung von Nickelmaterialien und negativen Polen unter Verwendung von Silizium (Si) -Materialien LIB. Der Lithiumionengehalt wird durch Drücken der positiven Elektrode erhöht, um eine hohe Energiedichte zu erreichen. Nur eine Pressfilmbehandlung kann jedoch zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Wirkstoffe führen, was zu einer unzureichenden Bewegung der Lithiumionen führt. Daher verwendete Hitachi ein Rasterelektronenmikroskop, um den Elektrodenabschnitt zu beobachten, und visualisierte die dreidimensionale Struktur der Elektrode basierend auf den beobachteten Informationen, wodurch eine Membranformtechnologie entwickelt wurde, die Wirkstoffe, Klebstoffe und Hohlräume gleichmäßig verteilen kann. Um die durch den Elektrolyten während der Hochspannungsbehandlung verursachte Zersetzung zu unterdrücken, wird der Oxidfilm außerdem auch zum Beschichten der Partikel des positiven Elektrodenmaterials verwendet, um dessen Lebensdauer zu verlängern.

Um Siliziummaterialien in der negativen Elektrode zu verwenden, hat Hitachi einen neuen hochfesten Klebstoff entwickelt, um eine starke Kombination von Partikeln zu erzielen, die leitfähige Filme aus Siliziummaterialien bilden. Auf diese Weise wird erwartet, dass Siliziummaterialien als negatives Elektrodenmaterial von LIB die gleiche Lebensdauer wie gewöhnliche Kohlenstoffmaterialien erreichen. Obwohl Siliziummaterialien eine große Menge an Lithiumionenadsorption aufweisen, bringt dies auch Probleme mit großer Volumenexpansion und Material mit sich, das leicht von der negativen Elektrode abgezogen werden kann.

Auf diese Weise erreichte Hitachis Energiedichte der Batterieeinheit 335 Wh / kg, was dem 2,6-fachen der vorherigen Produkte des Unternehmens entspricht, und die Ausgangsleistungsdichte erreichte 1600 W / kg. Berechnet mit einem Batteriegewicht von 150 kg und einem Stromverbrauch von 114 Wh / km kann dieser neue Batterietyp die EV-Reichweite im Vergleich zu früheren Produkten verdoppeln.

Derzeit ist das Problem dieser Art von Batterie die Lebensdauer des Ladens und Entladens. Die aktuelle Lebensdauer beträgt bis zu 50 Zyklen, was der Lebensdauer der LIB mit einer negativen Elektrode aus Kohlenstoffmaterial entspricht. Um jedoch mit einem Elektrofahrzeug ausgestattet zu sein, muss die Lebensdauer 3.000 Zyklen erreichen. In Zukunft wird Hitachi die technologische Entwicklung weiter vorantreiben, um die Lebensdauer zu verlängern, Stabilität und Sicherheit zu verbessern. Ziel ist es, die Technologie bis 2020 in die Praxis umzusetzen.

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