Tři směry průlomu v technologii baterií

- 2022-01-05-

V současné době existují tři průlomové směry v technologii lithiových baterií: kladné a záporné elektrodové materiály, elektrolyty a membrány

Materiály anody:

Katodové materiály lithiových baterií zahrnují hlavně kobaltát lithný, manganát lithný, ternární materiály nikl-mangan-kobalt a fosforečnan lithný. Mezi nimi fosforečnan lithný a železnatý má několik dalších materiálů, které nemají potenciální výhody životnosti cyklu, bezpečnosti a materiálových nákladů, a je považován za ideální katodový materiál.

Katodamateriály:

Katodový materiál je relativně nenáročný a obecně používá jako katodu grafit. Navzdory úspěšné komercializaci materiálů grafitové katody však vždy existují určité nepřekonatelné slabiny způsobené použitím uhlíku jako katody. Protože grafit tvoří v elektrolytu pasivační film, může tento film přenášet ionty lithia, ale způsobuje ztrátu energie. Navíc při přebití baterie se na povrchu grafitové anody vysráží kovové lithium, což vede ke zkratu. Jak teplota stoupá, grafitová anoda ve stavu zalitém lithiem bude nejprve exotermicky reagovat s elektrolytem, ​​případně produkovat hořlavý plyn a hořet. Proto grafit není nejideálnějším anodovým materiálem a hledání neuhlíkových anodových materiálů s lepším výkonem je důležitou otázkou ve výzkumu lithium-iontových baterií.

Ačkoli byly široce studovány různé neuhlíkové anodové materiály, zejména v posledních letech, nanostrukturované nekarbonodové materiály, jako jsou oxidy cínu, sloučeniny oxidu titanu a sloučeniny titanu atd., tyto materiály mají stále mnoho problémů, které nebyly vyřešeny a stále nemohou být vyřešeny. se používají ve velkých množstvích a potřebují neustále zlepšovat výrobní cesty a procesy.

Elektrolyt:

Elektrolyt hraje roli při vedení elektronů mezi kladnými a zápornými elektrodami lithiových baterií a je zárukou pro lithium-iontové baterie pro získání vysokého napětí, vysoce specifické energie a dalších výhod. Elektrolyt je obecně vyroben z vysoce čistého organického rozpouštědla, elektrolytické lithné soli, nezbytných přísad a dalších surovin, které jsou formulovány v určitém poměru za určitých podmínek.

Hlavními elektrolyty používanými v lithiových bateriích jsou chloristan lithný a hexafluorfosfát lithný. Baterie z chloristanu lithného však není dobrá při nízkých teplotách, hrozí exploze, Japonsko a Spojené státy používání zakázaly. Zatímco baterie vyrobená z lithné soli obsahující fluor má dobrý výkon, žádné riziko výbuchu a vysokou použitelnost.

Membrána:

Membrána hraje roli v lithiových bateriích, aby zabránila zkratování kladných a záporných elektrod a poskytuje lithiový iontový přenosový kanál během nabíjení a vybíjení lithiových baterií. Stručně řečeno, membrána je porézní plastová fólie. Ta však přímo ovlivňuje kapacitu, jízdní výkon a bezpečnost baterie.

Vysoký technický obsah membrány v důsledku obtížnosti procesu vytváření otvorů. V současné době jsou hlavními produkty membrány v mezinárodním měřítku jednovrstvá polypropylenová (PP)nanoporézní fólie, jednovrstvá polyetylenová (PE) nanoporézní fólie, PP/PE/PP třívrstvá kompozitní nanoporézní fólie a další typy s příčným a podélným přesným natahováním.