Aug 08, 2019 Pageview:411
Recientemente, el Instituto de Investigación y Alta Producción Industrial Instituto de Investigación de Litio (GGII) visitó más de 50 empresas y participó en múltiples foros. Se descubrió que las baterías de litio tienen actualmente importantes avances en la tecnología de alta densidad de energía.
Las rutas de desarrollo de alta densidad de energía incluyen: materiales de electrodo positivo de alto voltaje y materiales de electrodo positivo y negativo de capacidad Gao Ke. El material del electrodo positivo de alto voltaje generalmente se refiere a un material de electrodo positivo con un voltaje de batería superior a 4,2 V. El ácido de cobalto de litio, el ácido de manganeso y litio y el ternario tienen materiales de alto voltaje.
Entre ellos, la comercialización de litio de alto voltaje ha sido muy madura, y es muy utilizada en productos digitales de alta gama. Su densidad de energía es superior a la de las baterías ternarias ordinarias. En la actualidad, el voltaje de la batería de litio de alto voltaje suele ser de 4,35 V, y en los próximos 3-5 años, la batería de alto voltaje de 4,4 V y 4,5 V se puede aplicar a gran escala.
Hay pocas aplicaciones de materiales de electrodos positivos de alto voltaje y se encuentran básicamente en la etapa de investigación. Sin embargo, el material ternario de electrodo positivo de alto voltaje puede ser el gran avance para alcanzar 300 Wh / kg de densidad de energía en el futuro.
En la actualidad, la capacidad del material ternario NCM811 ha superado los 180 mAh / gy la capacidad del material se puede lograr encapsulando o mezclando. Al mismo tiempo, se incrementará aún más la capacidad del material (material de alto voltaje equivale a activar el litio inactivo a bajo voltaje. Uso más limitado de materiales). Sin embargo, todavía existen muchos problemas técnicos en el alto voltaje de los materiales ternarios, y la estabilidad del propio material aún no se ha resuelto.
El material del cátodo de manganato de litio tiene un potencial de carga de hasta 4,7 V y una estructura de celosía muy estable.
En la actualidad, la densidad de energía de las baterías de ácido de manganeso y litio es de 150 Wh / kg, que es más alta que la densidad de energía de las baterías de fosfato de hierro y litio. El cristal de manganato de litio tiene una estructura estable y una buena estabilidad térmica. La seguridad de la batería de manganato de litio es muy alta. Las baterías del sistema de titanato de litio tienen excelentes perspectivas de aplicación en el campo de la carga rápida.
El fosfato de hierro y litio se acerca a la teoría debido a su capacidad, y es difícil activar más litio a través de alto voltaje, y el efecto es muy limitado. Sin embargo, el fosfato de ferromanganeso (vanadio) litio y el silicato férrico de litio tienen una densidad de energía más alta y son áreas populares para la investigación de muchas instituciones y empresas de investigación. Las moléculas de silicato férrico de litio contienen dos iones de litio, y su capacidad teórica en gramos es tan alta como 332 mAh / g.
El material positivo de alto voltaje requiere que los electrolitos de alto voltaje cooperen para que todo el sistema de batería funcione bien. Para que el electrolito funcione de forma estable en el entorno de alto voltaje, es necesario mejorar la resistencia a la oxidación del disolvente y bloquear el contacto directo entre el electrodo positivo y el electrolito. Los métodos para mejorar las propiedades antioxidantes de los electrolitos incluyen disolventes fluorados. El precio de los disolventes fluorados es demasiado alto y es difícil lograr aplicaciones a gran escala.
Otros nuevos disolventes antioxidantes, como los líquidos iónicos, tienen una buena conductividad iónica y capacidades antioxidantes. Son excelentes disolventes para baterías de litio, pero actualmente son caros y difíciles de promover a gran escala. Los métodos para bloquear el contacto directo entre electrolitos y electrolitos incluyen revestimiento de material polar positivo y aditivos formadores de película polar positiva. Hay muchos estudios sobre el recubrimiento y los aditivos de materiales positivos, y el efecto es muy obvio. Es un medio importante para mejorar las propiedades antioxidantes en el futuro.
El desarrollo y la aplicación a gran escala de materiales ternarios son relativamente tardíos y todavía hay mucho margen de mejora en la densidad de energía. En la actualidad, los principales fabricantes de materiales han podido alcanzar un nivel de 180 mAh / g, mientras que la capacidad teórica de los materiales ternarios con alto contenido de níquel puede alcanzar los 270 mAh / g, y todavía hay mucho margen de mejora. En la actualidad, los materiales ternarios de alta capacidad tienen las características de sensibilidad al agua, baja eficiencia por primera vez y mala circulación. Los polos positivos ricos en litio también son puntos calientes en muchas instituciones de investigación y empresas a medida que avanza la tecnología de proceso y estos problemas pueden resolverse.
Por otro lado, los materiales de los electrodos negativos de silicio pueden aumentar en gran medida la capacidad de gramos negativos. El material del electrodo negativo ha estado dominado por el grafito y la tecnología del electrodo negativo de grafito se ha vuelto muy madura. La capacidad real ya está muy cerca de la capacidad teórica. Para aumentar la capacidad de gramo negativo, se deben utilizar otros materiales.
El electrodo negativo de metal como el estaño de silicio es una opción muy adecuada. La primera Sony japonesa utilizó polos negativos compuestos de estaño para aumentar la densidad de energía de la batería y ya ha introducido en el mercado productos de alta capacidad 1.8650. En los últimos años, se ha prestado atención al electrodo negativo compuesto de silicio, entre los cuales el electrodo negativo compuesto de carbono de silicio y la tecnología de electrodo negativo compuesto de óxido de silicio-grafito son relativamente maduros, y las empresas japonesas y coreanas se han aplicado a productos de alta capacidad.
En la actualidad, las fábricas de materiales domésticos, las plantas de núcleo eléctrico han introducido gradualmente la serie de silicio negativo productos de capacidad extremadamente alta. La capacidad teórica en gramos de silicio es de 4200 mAh / g, pero el efecto de expansión volumétrica es muy grande, por lo que se combina principalmente con grafito para reducir el impacto de la expansión. El electrodo negativo de litio metálico tiene mayor capacidad que el electrodo negativo de silicio, pero su problema de dendritas no se ha resuelto y el riesgo de seguridad es alto. El litio metálico reacciona fácilmente con el electrolito y reduce su ciclo de vida. En la actualidad, las baterías de electrodos negativos de litio metálico siguen siendo difíciles de comercializar a gran escala.
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