Breve descripción de la batería de alta potencia

El 7 de enero, Minggao Ouyang, académico de la Academia de Ciencias de China, dijo en la conferencia académica que se espera que la batería de una sola celda de 400 vatios hora / kg de China se industrialice en 2025. Este calendario ha provocado un acalorado debate en la industria. . La energía de la batería 20700 de óxido de cobalto de litio de alto rendimiento es de 333 vatios-hora / kg, lo que significa que se espera que China cambie de "seguimiento" a "líder" en el campo de las baterías eléctricas.

El proyecto de investigación científica nombrado por Minggao Ouyang ha sido apoyado por el plan nacional de investigación y desarrollo clave, y el nombre completo es "Investigación sobre tecnologías clave y cuestiones científicas básicas relacionadas con las baterías de alta potencia". La investigación se basa en que el equipo de investigación desarrolló la alta capacidad de base rica en manganeso de litio de los materiales del ánodo, es probable que el almacenamiento de energía de la batería de energía del motor sea de hasta 400 vatios por kilogramo.

En los últimos años, con el apoyo de las políticas nacionales, los vehículos de nuevas energías de China se han popularizado rápidamente, pero los "tallos" que "no se atreven a ir a los condados suburbanos" han sido difíciles de enderezar. Romper el límite de un solo golpe de 500 kilómetros promoverá en gran medida la promoción de los vehículos eléctricos. Sin embargo, la carga del vehículo es limitada. Cómo reservar la mayor cantidad de energía posible en un volumen limitado se ha convertido en un objetivo clave para la investigación científica.

El líder del proyecto y profesor de la Universidad de Pekín, Dingguo Xia, dijo: "Para mejorar aún más la densidad de energía de las baterías de iones de litio, la capacidad específica de los materiales del cátodo es la clave". Según Dingguo Xia, para la capacidad específica de los materiales del cátodo, el equipo de investigación basado en el trabajo preliminar, la comprensión profunda del mecanismo de estabilidad de los materiales ricos en litio y el mecanismo de generación de anión redox, optimiza el rendimiento de los materiales ricos en litio mediante regulando el mecanismo redox aniónico.

En otras palabras, la primera pregunta que encontró el equipo fue: ¿Cuál es el "acerca" de la capacidad redox aniónica? Revelar esta regla llevará al equipo a acercarse y encontrar electrodos con buen desempeño. El equipo también descubrió que la geometría entre los átomos dentro del material afecta la estructura de los electrones, lo que afecta la capacidad del anión redox, estudia la relación entre la estructura y la eficiencia y espera mejorar las propiedades electroquímicas del material del electrodo a través del diseño estructural.

"Mejorar el contenido de litio en el material del cátodo y permitir que más aniones participen en la reacción redox es una forma importante". Xia Dingguo dijo que el desarrollo de materiales de cátodos ricos en litio de alta capacidad ha hecho posible aumentar aún más la densidad de energía de las baterías de potencia. Además de la preparación de un material de cátodo rico en litio de alta capacidad y dos materiales ricos en litio de alta capacidad y estabilidad: materiales compuestos de carbono, el equipo del proyecto también preparó materiales de ánodo de batería de litio de alta capacidad.

Para que la batería se convierta en un "hombre de tipo muscular", además de obtener materiales positivos y negativos razonables, es necesario diseñar una tecnología de procesamiento factible. Por ejemplo, los compuestos ricos en litio deben estar bien dispersos en el electrodo, manteniendo un nivel de más del 60% en el sistema sin condensarse en un bloque. Cuanto más uniforme sea la dispersión, mejor será la reversibilidad y mejor será la eficiencia de carga y descarga.

En la actualidad, la batería necesita mejoras adicionales. Dingguo Xia dijo que todavía hay dos cuestiones clave en las que el "litio dendrítico" restringe el progreso de la batería del nuevo sistema y la seguridad de la batería. Experimentos relacionados muestran que después de 10 a 50 ciclos de uso, el voltaje decae significativamente y los electrodos no funcionan.

"Dendrita de litio" es una batería de iones de litio que es exclusiva de los electrolitos líquidos. Los iones de litio se reducen para cristalizar en dendritas y crecer continuamente. Hasta cierto punto, pueden perforar la membrana. Actualmente, los científicos buscan avances desde dos ángulos. Uno está recubriendo y el otro está estudiando electrolitos sólidos.

Dingguo Xia enfatizó que "el desarrollo de baterías de iones de litio de alta densidad energética debe desarrollarse en el desarrollo de materiales de electrodos, electrolitos y métodos de alta seguridad, y más avances en nuevos métodos analíticos y tecnologías de preparación de baterías".

Además de aumentar la densidad de energía de las baterías de iones de litio a 400 vatios-hora / kg, el equipo del proyecto también se centrará en la investigación de nuevas baterías de litio-azufre y baterías de litio-aire, cuya densidad de energía se espera que alcance los 500 vatios-hora. /kg. Liquan Chen, académico de la Academia China de Ingeniería, dijo que las baterías de litio-aire son una de las direcciones de desarrollo de las baterías eléctricas. "El desarrollo actual de las pilas de combustible de hidrógeno-oxígeno debe utilizar latas de metal para garantizar la seguridad del uso de hidrógeno, mientras que las baterías de litio-aire (los electrodos negativos son oxígeno en el aire). Siempre que la bolsa de mostaza sea suficiente. Las baterías de litio-aire deben también se desarrollará en términos de practicidad y costo ".

A partir de la exploración del método de diseño para mejorar la estructura de los electrodos y la batería, el establecimiento del modelo de polarización de la batería y la tecnología de simulación, el viaje de "adelgazamiento y acondicionamiento" de la batería del automóvil sigue avanzando.

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