Los 10 nuevos materiales de batería de litio más prometedores

La batería de litio se encuentra en una etapa de desarrollo de cuello de botella. La densidad de energía está cerca de sus límites físicos. Necesitamos nuevos materiales o tecnología para realizar el avance de las baterías de iones de litio. Los siguientes materiales de batería fueron o serán un gran avance para romper las barreras de la batería de litio.

1 materiales de ánodos compuestos de carbono y silicio

Los productos de terminales digitales después de la pantalla grande, la diversificación funcional, presentan nuevos requisitos sobre la duración de la batería. Los materiales actuales de la batería de iones de litio, la capacidad es baja, no pueden satisfacer la creciente demanda de terminales de batería.

Compuestos de carburo de silicio como materiales de ánodo en el futuro, su capacidad teórica es de más de 4200 mAh / g, clase que cátodo de grafito de más de 10 veces mayor que la de 372 mAh / g, su industrialización, mejorará en gran medida la capacidad del batería.

Ahora los principales problemas del material compuesto de carbono de silicio son:

Proceso de carga y descarga, la expansión de volumen de hasta un 300%, lo que puede resultar en la pulverización de partículas de silicio, pérdida de capacidad del material. Al mismo tiempo, la capacidad de absorción es pobre.

Vida de ciclo pobre. Es a través del polvo de nano sílice, recubierto de carbono de silicio, métodos de dopaje para resolver los problemas anteriores, y algunas empresas han logrado algunos avances.

La empresa de investigación y desarrollo relacionada:

En la actualidad, los principales fabricantes de materiales en investigación y desarrollo de material compuesto de carbono de silicio, como BTR, nieve, ciudad estrella, grafito, Huzhou, Shanghai Shanshan, Huawei, Samsung, etc.La situación de investigación y desarrollo empresarial de materiales de ánodos domésticos de material de silicio es : la mayoría de los materiales aún se encuentran en la etapa de desarrollo, ahora solo Shanghai Shanshan ha entrado en la etapa de producción piloto.

2 titanato de litio

En los últimos años, la investigación y el desarrollo nacionales del entusiasmo por titanato de litio es mayor.

Las ventajas del titanato de litio son:

Larga vida útil (hasta más de 10000 veces), pertenece al material de deformación cero (menos del 1% de cambio de volumen), no genera el significado tradicional de la película SEI;

Alta seguridad. El litio de alto potencial, no generación dendrítica, y en el momento de la carga y descarga, alta estabilidad térmica;

Puede cargar rápidamente.

Los principales factores que restringen el uso de titanato de litio en la actualidad es que el precio es demasiado alto, más alto que el del grafito tradicional, otro titanato de litio g de capacidad es muy bajo, alrededor de 170 mAh / g. Solo mejorando el proceso de producción, reduciendo los costos de producción, el ciclo de vida prolongado y las ventajas de titanato de litio de carga rápida pueden desempeñar un papel. Combinado con el mercado y la tecnología, el titanato de litio no es adecuado para los requisitos de espacio de las áreas de autobuses y almacenamiento.

La empresa de investigación y desarrollo relacionada:

Zhuhai silver can long, Sichuan xing, Huzhou micro macro power co., LTD., Shenzhen bay, new energy materials co., LTD., Hunan Shanshan new material co., LTD. Y la provincia de Anhui y Shenzhen alrededor de varios fabricantes más pequeños de titanato de litio.

3 el grafeno

El grafeno, desde que ganó el Premio Nobel en 2010, es una gran preocupación mundial, especialmente en China. Aporta un aumento en la investigación y el desarrollo del grafeno, tiene muchas propiedades excelentes, como buena permeabilidad a la luz, rendimiento conductivo, alta conductividad térmica, alta resistencia mecánica.

Las posibles aplicaciones del grafeno en las baterías de iones de litio son:

Como materiales de ánodo. La capacidad del grafeno es mayor, la capacidad reversible de unos 700 mAh / g, mayor que la capacidad del cátodo de grafito. Además, el buen rendimiento de conducción de calor del grafeno para garantizar la estabilidad en el sistema de la batería, y el espaciado de las capas de grafeno mayor que el grafito, hacen que la difusión de iones de litio no esté obstruida en las capas de grafeno y es útil para mejorar el rendimiento de la energía de la batería. Debido a la tecnología de producción no madura, la estructura del grafeno es inestable, todavía existen ciertos problemas que dan como resultado el grafeno como materiales del ánodo, como la primera eficiencia de descarga es baja, alrededor del 65%; El rendimiento del bucle es más pobre; El precio es más alto, significativamente más alto que el tradicional ánodo de grafito.

Como aditivos negativos, pueden mejorar la estabilidad de las baterías de iones de litio, prolongar la vida útil y aumentar la conductividad.

Dado que la producción en masa de grafeno de la tecnología actual no está madura, el precio es alto, el rendimiento no es estable, el grafeno tomará la delantera al igual que los aditivos negativos utilizados en las baterías de iones de litio.

La empresa de investigación y desarrollo relacionada:

Yoga wei, electricidad del este de lumena, nueva energía de Qingdao HaoXin, elegancia de Xiamen, etc.

4 nanotubos de carbono

Los nanotubos de carbono son un tipo de estructura de grafitización del material de carbono, en sí mismo tiene una excelente conductividad eléctrica, al mismo tiempo debido a su pequeño cuando despega la profundidad intercalada-li, viaje corto, como el material del cátodo en la gran proporción al cargar y descargar el efecto de polarización es pequeño, puede mejorar las propiedades de carga y descarga de la batería.

Desventajas:

Los nanotubos de carbono como material de cátodo de batería de litio directamente, serán irreversibles, la capacidad es alta, la histéresis de voltaje y la plataforma de descarga no son obvias. Se preparó un filtro simple como los nanotubos de carbono de pared simple Ng, directamente como material del cátodo, su primera capacidad de descarga es de 1700 mAh / g, la capacidad reversible es de 400 mAh / g solamente.

Otra aplicación de los nanotubos de carbono en el cátodo es con otros materiales de ánodo (grafito, titanato de litio, estaño, silicio, etc.) compuestos, utilizando su estructura hueca única, y las ventajas de alta conductividad y gran área de superficie específica como portador para mejorar el rendimiento de otros materiales de ánodo.

La empresa de investigación y desarrollo relacionada:

Tecnología nai diurna, puerto nano, etc.

5 material de ánodo rico en litio y manganeso

La alta capacidad es una de las direcciones de desarrollo de la batería de litio, pero la corriente del material del ánodo de fosfato de hierro y litio, la densidad de energía de 580 wh / kg, la densidad de energía del litio ácido de níquel cobalto manganeso es de 750 wh / kg, son bajas La rica base de manganeso de litio de densidad de energía teórica puede alcanzar los 900 wh / kg, convertirse en un punto de acceso de investigación.

Las ventajas de la base rica en manganeso de litio como materiales del ánodo son:

La densidad de energía es alta, la principal materia prima es rica.

Debido a que el tiempo de desarrollo es más corto, el rico manganeso de litio genera una serie de problemas:

La eficiencia de descarga es muy baja, el material por primera vez en el proceso de circulación de oxígeno, trae problemas ocultos seguros, el ciclo de vida es muy pobre, el rendimiento de la relación es bajo.

En la actualidad, los medios para resolver estos problemas son recubiertos, tratamiento con ácido, dopaje, circulación, tratamiento térmico, etc. Rica base de manganeso de litio a pesar de las ventajas obvias, la capacidad, el enorme potencial, pero limitado al progreso técnico es lento, el mercado masivo aún necesita hora.

La empresa de investigación y desarrollo relacionada:

Academia china de ciencias, materiales de Ningbo, etc.

6 materiales de litio con ácido de níquel, cobalto, manganeso y tipo de potencia

Durante mucho tiempo, la ruta de la batería de energía es bastante controvertida, por lo tanto, se ha adoptado la ruta de material ternario de fosfato de litio, hierro y litio, ácido manganeso. Se da prioridad a la ruta de la batería de energía doméstica con fosfato de hierro y litio, pero como el tesla popular en todo el mundo, el uso de la ruta del material ternario causó un auge.

El fosfato de litio y hierro, aunque es de alta seguridad, su baja densidad de energía de debilidad no se pudo superar, y los vehículos de nueva energía requieren un rango más largo, por lo que a largo plazo, el material de mayor capacidad reemplazará al fosfato de litio y hierro como la próxima generación de la tecnología convencional. ruta.

Es muy probable que el material ternario de litio, ácido, níquel, cobalto, manganeso, se convierta en una corriente principal del material de batería de energía doméstica de próxima generación. Ruta ternaria de lanzamiento nacional de vehículos eléctricos, como Beijing auto E150EV EQ, Jianghuai IEV4, chery, azul, etc., una unidad de baterías de fosfato de hierro y litio de densidad de peso. Hay una gran mejora.

La empresa de investigación y desarrollo relacionada:

Hunan Shanshan, cuando la ciencia y la tecnología, el tungsteno de Xiamen, las acciones constantes, etc.

7 membrana recubierta

El diafragma es muy importante para la seguridad de la batería de litio, que requiere que el diafragma tenga una buena estabilidad electroquímica y térmica, y el proceso repetido de carga y descarga para mantener el electrolito altamente invasivo.

Membrana recubierta se refiere al recubrimiento de la membrana basal con adhesivo PVDF o cerámica como alúmina.El papel de la membrana recubierta es:

1, mejora la contracción del calor del diafragma, evita que la contracción del diafragma provoque un cortocircuito extenso;

2, baja tasa de conducción de calor, material de recubrimiento para evitar que el punto de la batería se expanda para formar el fugitivo térmico general de algún fugitivo térmico.

La empresa de investigación y desarrollo relacionada:

Material de fuente estelar, Shanghai jie, ciencia y tecnología sinoma, diafragma YiTeng, Tianjin east gao, tai pu han, etc.

8 de cerámica de alúmina

En la membrana de recubrimiento, la membrana de recubrimiento de cerámica principalmente para el sistema de batería de energía, por lo que su espacio de crecimiento del mercado es el diafragma de pegamento es más grande, la demanda del mercado de alúmina cerámica como el aumento de la batería de energía ternaria de los materiales centrales del aumento.

Se utiliza para recubrir el diafragma de la pureza de la cerámica de óxido de aluminio, el tamaño de las partículas, la morfología tiene altos requisitos, Japón, los productos de Corea del Sur son relativamente maduros, pero el precio es caro que el de los domésticos más del doble. Nacional en la actualidad hay muchas empresas en el desarrollo de cerámica de alúmina, quieren reducir la dependencia de las importaciones.

La empresa de investigación y desarrollo relacionada:

El material de porcelana

9 electrolito de alto voltaje

Mejorar la densidad de energía de la batería es una de las tendencias de las baterías de iones de litio, hay dos métodos principales para mejorar la densidad de energía:

Uno es mejorar el voltaje de corte de carga del material del ánodo tradicional, como el voltaje de carga de litio y ácido cobalto hasta 4.35 V, 4.4 V. Pero al mejorar el método de carga por el voltaje es limitado, puede conducir a mejorar aún más el voltaje del ácido de cobalto colapso de la estructura de litio, naturaleza inestable;

Otro es el desarrollo de un nuevo tipo de carga de material de cátodo y una plataforma de descarga superior, como la base rica en manganeso de litio, como el níquel y el ácido de cobalto y litio.

Los materiales del ánodo aumentan el voltaje, deben formar un conjunto completo de alto voltaje, el aditivo electrolítico para el electrolito de alto voltaje desempeña un papel clave, se convierte en un foco de investigación en los últimos años.

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El nuevo vínculo principal, materiales bendecidos

10 aglutinante a base de agua

En la actualidad los materiales positivos utilizan principalmente aglutinante de PVDF, disuelto en disolventes orgánicos. El cátodo del sistema aglutinante con SBR, CMC, que contiene polímeros de olefina de flúor, etc., también puede utilizar disolventes orgánicos. En el proceso de producción de electrodos, la necesidad de secar solventes orgánicos volátiles, contamina el medio ambiente y daña la salud de los trabajadores. La evaporación del solvente en seco necesita una recolección y procesamiento especiales, refrigeración y polímero de flúor que contiene y el solvente es costoso, aumentó el costo de producción de las baterías de iones de litio.

Además, el aglutinante SBR / CMC en el proceso de mecanizado es un rodillo adhesivo fácil y difícil de preparar para una placa positiva, el alcance de uso es limitado.

Para la protección del medio ambiente, reduzca los costos, aumente la demanda de rendimiento de la pieza polar, el desarrollo de aglutinante a base de agua es imperativo.

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