La densidad de energía de una batería de iones de litio.

La densidad de energía es el mayor cuello de botella del desarrollo para restringir las baterías de iones de litio actuales. Ya sean teléfonos móviles o coches eléctricos, la gente espera que la densidad de energía de la batería pueda alcanzar un nuevo nivel, lo que hace que la duración de la batería del producto o la gama de productos ya no sean los principales factores preocupantes.

Desde las baterías de plomo-ácido, las baterías de níquel-cadmio, las baterías de hidruro metálico de níquel hasta la batería de iones de litio, la densidad de energía ha mejorado continuamente. Pero la velocidad ascendente en relación con la velocidad del desarrollo de la escala industrial, en relación con el nivel de demanda humana de energía, es demasiado lenta. Algunos bromean diciendo que el progreso de los hombres se quedó atascado en la "batería" aquí., Por supuesto, si en qué día se puede realizar la transmisión inalámbrica de energía global, ¿dónde puede la "tecnología inalámbrica" obtener electricidad (como una señal de teléfono móvil), entonces los humanos lo harán ya no necesita batería, el desarrollo social tampoco se cargará naturalmente en la batería.

En vista de que la situación de la densidad de energía se convierte en cuellos de botella, todos los países del mundo para formular los objetivos de política de la industria de baterías relevantes, se espera que lideren el avance significativo en la industria de baterías en términos de densidad de energía., EE. UU., Japón y otros países en el 2020 Los objetivos establecidos por el gobierno o el grupo industrial, básicamente apuntan a 300 wh / kg esa cifra, es sobre la base de la actual ascensión es cercana a 1 veces. Objetivo a largo plazo para 2030, 500 wh / kg o incluso 700 wh / kg, la industria de las baterías debe tener un gran avance en el sistema químico, si ha sido posible lograr este objetivo.

Hay muchos factores que pueden influir en la densidad de energía de la batería de iones de litio, la batería de iones de litio del sistema químico existente y la estructura, ¿cuáles son los límites obvios específicos?

Lo analizamos anteriormente, y ACTS como portador de energía, es en realidad la batería de litio, otras sustancias son "residuos", pero para conseguir estabilidad, persistencia, la seguridad del portador de energía, el "desperdicio" es indispensable. Por ejemplo, una pieza de baterías de iones de litio, litio que el promedio de la calidad en un poco más del 1%, el 99% restante de los ingredientes no tienen la función de almacenamiento de energía de otras sustancias. Las famosas palabras de Edison, el éxito es 99% de transpiración más 1% de inspiración, parece que en todas partes todos ah, 1% son rojos, el 99% restante son hojas verdes, que no lo son.

Entonces, para mejorar la densidad de energía, lo primero que pensamos es aumentar la proporción de litio, al mismo tiempo para hacer la mayor cantidad posible de iones de litio que se agotaron del ánodo, se movieron al cátodo, y luego tenemos que contar desde el cátodo el retorno original a lo positivo (no menos), el ciclo de transporte de energía.

1. Mejorar la proporción de material activo positivo

Para mejorar la proporción de material activo positivo, principalmente para mejorar la proporción de litio, en el mismo sistema químico, el contenido de litio (en igualdad de condiciones), la densidad de energía también puede tener la correspondiente ascensión. Entonces, bajo un cierto límite de tamaño y peso, esperamos que el material activo positivo, algunos más.

2. Mejorar la proporción del material activo del cátodo.

Esto es para cooperar con el aumento del material activo positivo, se necesita más material activo negativo para adaptarse a la energía almacenada de iones de litio. Si el material activo del cátodo no es suficiente, la deposición adicional de iones de litio en la superficie del cátodo, en lugar de incrustada en el interior, produce una reacción química irreversible y una atenuación de la capacidad de la batería.

3. Mejorar el material anódico de capacidad de almacenamiento específica (g)

Hay un tope del material activo positivo de contabilizado, no ilimitado. Bajo la condición de la cantidad de material activo positivo debe, solo la mayor cantidad posible de iones de litio del positivo para despegar el incrustado, participar en reacciones químicas, para mejorar la densidad de energía. Así que esperamos que podamos despegar el ión de litio incrustado en relación con la proporción de material activo positivo es mayor, la calidad del índice de capacidad específica más alto.

Esta es la razón por la que estudiamos y elegimos diferentes materiales de ánodo, desde el ácido de cobalto de litio hasta el fosfato de hierro y litio, y luego hasta el material de tres yuanes, nos dirigimos hacia la meta.

Ya se ha analizado, el litio ácido cobalto puede alcanzar 137 mAh / gy los valores reales de litio ácido manganeso litio hierro fosfato son alrededor de 120 mAh / g, níquel cobalto manganeso tres yuanes pueden llegar a 180 mah / g. Si desea volver a subir, debe investigar nuevos materiales de ánodos y el progreso de la industrialización.

4. Mejorar la capacidad específica de los materiales del ánodo.

Relativamente, la capacidad específica de los materiales del ánodo no es la densidad de energía de la batería de iones de litio es el principal cuello de botella, pero si se mejora aún más la capacidad específica, los materiales de los electrodos negativos significan menos negativos por la calidad, pueden acomodar más iones de litio, por lo tanto, lograr los objetivos de la densidad de energía ascendente.

Con los materiales de carbono de cátodo de grafito, capacidad específica teórica en 372 mAh / g, sobre la base de la investigación de materiales de carbono duro y materiales de nano carbono, la capacidad específica se puede aumentar a más de 600 mah / g. Los materiales de ánodo a base de estaño y silicio también pueden aumentar la capacidad específica del ánodo a un nivel muy alto, esta es la dirección del punto caliente de investigación actual.

5. Pérdida de peso adelgazante

Además del material activo positivo o negativo, el electrolito, la película de aislamiento, el adhesivo, el agente conductor, la colección de fluido, la matriz, el material de la carcasa, etc., todas las baterías de iones de litio tienen un "peso muerto", que representan alrededor del 40% del total. peso de la batería. Si puede reducir el peso del material, no afecta el rendimiento de la batería al mismo tiempo, también puede mejorar la densidad de energía de las baterías de iones de litio.

En este ensayo, necesita electrolito, película de aislamiento, adhesivo, matriz y recolección de fluidos, material de la carcasa y proceso de fabricación, investigación y análisis detallados, para encontrar una solución razonable. Todos los aspectos para mejorar algunos, puede ser el aumento de la densidad de energía en todo el rango de la batería.

Puede verse en el análisis anterior, para mejorar la densidad de energía de la batería de iones de litio es una ingeniería de sistemas, para mejorar el proceso de fabricación, mejorar el rendimiento del material existente, así como el desarrollo de nuevos materiales y un nuevo sistema químico, estos pocos aspectos, buscando solución a corto, mediano y largo plazo.

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