Die Energiedichte einer Lithium-Ionen-Batterie

Die Energiedichte ist der größte Engpass bei der Entwicklung, um die aktuellen Lithium-Ionen-Batterien einzuschränken. Ob Mobiltelefone oder Elektroautos, die Menschen freuen sich darauf, dass die Batterieenergiedichte ein neues Niveau erreichen kann, wodurch die Batterielebensdauer des Produkts oder der Produktpalette nicht mehr die Hauptstörfaktoren sind.

Von den Blei-Säure-Batterien, Nickel-Cadmium-Batterien, Nickel-Metallhydrid-Batterien bis hin zu Lithium-Ionen-Batterien wurde die Energiedichte kontinuierlich verbessert. Die aufsteigende Geschwindigkeit im Verhältnis zur Geschwindigkeit der Entwicklung des industriellen Maßstabs im Verhältnis zum menschlichen Energiebedarf ist jedoch zu langsam. Einige scherzen, dass der Fortschritt der Männer hier in der "Batterie" stecken geblieben ist. Wenn an welchem Tag eine drahtlose Übertragung mit globaler Energie realisiert werden kann, wo die "drahtlosen" Elektrizität erhalten können (wie ein Handysignal), dann werden es die Menschen tun Keine Batterie mehr erforderlich, soziale Entwicklung wird natürlich auch nicht auf die Batterie 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 Die von der Regierung oder der Industriegruppe festgelegten Ziele, die im Wesentlichen auf 300 Wh / kg dieser Zahl hinweisen, liegen auf der Grundlage des aktuellen Aufstiegs nahe dem 1-fachen. Langfristiges Ziel für 2030, 500 Wh / kg oder sogar 700 Wh / kg: Die Batterieindustrie muss einen großen Durchbruch im chemischen System erzielen. 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, dauerhaft, die Sicherheit des Kraftträgers zu erhalten, ist der "Abfall" unverzichtbar. Zum Beispiel ein Stück Lithium-Ionen-Batterien, Lithium als der 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 1% 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. Also unter einer bestimmten Größen- und Gewichtsgrenze hoffen wir, 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 auf Lithiumionen geschwommene, gespeicherte Energie aufzunehmen. Wenn das aktive Material der Kathode nicht ausreicht, führt die zusätzliche Ablagerung von Lithiumionen in der Kathodenoberfläche zu einer irreversiblen chemischen Reaktion und einer Abschwächung der Batteriekapazität.

3. Verbesserung des Anodenmaterials mit spezifischer Speicherkapazität (g)

Es gibt eine Obergrenze für das positive aktive Material von bilanziert, nicht unbegrenzt. Unter der Bedingung der Menge des positiven aktiven Materials muss nur so viel wie möglich von den Lithiumionen aus dem Positiven, um das eingebettete zu entfernen, an chemischen Reaktionen teilnehmen, um die Energiedichte zu verbessern. Wir hoffen also, dass wir das eingebettete Lithiumion relativ zum positiven Wirkstoffanteil entfernen können, der höher ist, die Qualität des höheren spezifischen Kapazitätsindex.

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. Wenn Sie wieder nach oben wollen, müssen Sie 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, theoretisch spezifische 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. Anodenmaterialien auf Zinn- und Siliziumbasis können auch die spezifische Kapazität der Anode auf ein sehr hohes Niveau erhöhen. Dies ist die Richtung des aktuellen Forschungsschwerpunkts.

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 beeinträchtigen, 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, kann es sein, die Energiedichte über einen ganzen Bereich der Batterie zu erhöhen.

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.

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