電池百科
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據(jù)《日本經(jīng)濟(jì)新聞》報(bào)道,韓國(guó)三星電子將開(kāi)發(fā)面向純電動(dòng)汽車(EV)的第三代充電電池。一次充電的續(xù)航距離將達(dá)到目前純電動(dòng)汽車用鋰離子電池(以下簡(jiǎn)稱:鋰電池)的近2倍,計(jì)劃以此來(lái)對(duì)抗在純電動(dòng)汽車用第二代充電電池開(kāi)發(fā)上先行一步的豐田汽車。預(yù)計(jì)作為純電動(dòng)汽車核心零部件電池的開(kāi)發(fā)競(jìng)爭(zhēng)將愈發(fā)激烈。
據(jù)外媒報(bào)道,自首款主流電動(dòng)汽車問(wèn)世以來(lái),全球的電動(dòng)汽車制造商都一直在努力解決有關(guān)電池消耗的問(wèn)題。
高工產(chǎn)業(yè)研究院(GGII)近期發(fā)布最新數(shù)據(jù)顯示,2018年5月,我國(guó)新能源汽車生產(chǎn)約8.6萬(wàn)輛,同比增長(zhǎng)82%;1-5月共計(jì)生產(chǎn)31.5萬(wàn)輛,同比增長(zhǎng)90%。今年5月,我國(guó)動(dòng)力電池裝機(jī)總電量約4.50GWh,同比增長(zhǎng)213%;今年1-5月,動(dòng)力電池裝機(jī)總電量約12.67GWh,同比增長(zhǎng)224%。
縱觀整個(gè)動(dòng)力電池行業(yè),國(guó)家補(bǔ)貼在將國(guó)產(chǎn)電池從搖籃中庇護(hù)至蹣跚行走時(shí),也即將撒開(kāi)手,讓其獨(dú)自與日韓全面抗衡。
今年年初,特斯拉宣布與松下聯(lián)合研發(fā)的21700電池系統(tǒng)能量密度達(dá)300Wh/kg,馬斯克強(qiáng)調(diào)這是“目前可量產(chǎn)電池中能量密度最高且成本最低的電池”。
據(jù)英國(guó)《每日郵報(bào)》5月8日?qǐng)?bào)道,科學(xué)家研發(fā)的新型燃料電池可以在混合動(dòng)力汽車行駛時(shí)為其提供動(dòng)力,而不是依靠汽油或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。
為提高三元材料的倍率性能,可將材料一次單晶研磨成納米級(jí)材料,再用噴霧造粒的方法將納米級(jí)三元材料加工成十幾微米的二次球團(tuán)聚體,以改善納米材料在電池制備過(guò)程中的加工性能。其制備工藝流程。該工藝過(guò)程所需的設(shè)備有攪拌磨、砂磨機(jī)、噴霧干燥機(jī)。下面簡(jiǎn)單介紹一下這三種設(shè)備。
比表面積即單位質(zhì)量固體的總表面積,國(guó)際單位m2·g-1。比表面積是衡量物質(zhì)特性的重要參量,其大小與顆粒的粒徑、形狀、表面缺陷及孔結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。比表面積的分析方法依據(jù)思路不同分為吸附法、透氣法等。
以三元材料生產(chǎn)中對(duì)水分的測(cè)試來(lái)說(shuō),影響鹵素?zé)羲謨x測(cè)試結(jié)果的主要原因是儀器內(nèi)置天平的校準(zhǔn)、測(cè)試條件的設(shè)置以及實(shí)際測(cè)試中樣品量的多少。
三元材料生產(chǎn)中金屬元素含量測(cè)試主要是對(duì)原材料及三元材料中主金屬含量和雜質(zhì)含量的測(cè)試。主金屬含量測(cè)試是指對(duì)三元材料中鎳、鈷、錳、鋰的測(cè)試,雜質(zhì)含量測(cè)試是指對(duì)材料中鈉、鎂、鐵、銅、鈣、鋅等元素含量的測(cè)試。
原子吸收分光光度計(jì)(AAS)又稱原子吸收光譜儀,依據(jù)儀器原子化的方法不同,原子吸收分光光度計(jì)又有火焰原子吸收分光光度計(jì)(FAAS)和石墨爐原子吸收分光光度計(jì)(CFAAS)之分,二者的主要區(qū)別在于原子化效率和對(duì)某些元素的檢出限、靈敏度不同,后者較前者要好。
電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜分析儀(簡(jiǎn)稱:ICP-AES)的基本工作原理是:液體樣品由載氣(氬氣)帶入霧化系統(tǒng)進(jìn)行霧化,霧化后的樣品以氣溶膠形式進(jìn)入等離子體的軸向通道,在高溫和惰性氣氛中被充分蒸發(fā)、原子化、電離和激發(fā),發(fā)射出所含元素的特征譜線。
化學(xué)滴定中,減小系統(tǒng)誤差的途徑有:采用對(duì)照實(shí)驗(yàn)減小方法誤差;采用空白試驗(yàn)減小試劑誤差;對(duì)滴定過(guò)程中樣品制備和分析時(shí)用到的分析天平、砝碼、滴定管、移液管和容量瓶等計(jì)量?jī)x器進(jìn)行校準(zhǔn)。
熱分析技術(shù)的基礎(chǔ)是當(dāng)物質(zhì)的物理狀態(tài)和化學(xué)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)(如升華、氧化、聚合、固化、硫化、脫水、結(jié)晶、熔融、晶格改變或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)),往往伴隨著熱力學(xué)性質(zhì)(如熱焓、比熱容、熱導(dǎo)率等)的變化,因此可通過(guò)測(cè)定其熱力學(xué)性能的變化,來(lái)了解物質(zhì)物理或化學(xué)變化過(guò)程。
熱分析對(duì)于確定高溫固相合成工藝、結(jié)合XRD確定分解產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)等方面都是十分有用的。合成工藝的確定在第6章已進(jìn)行了討論。用差熱分析方法還可以研究三元材料脫鋰時(shí)的熱穩(wěn)定性。
在進(jìn)行材料電化學(xué)性能測(cè)試前,首先要組裝實(shí)驗(yàn)電池。為了避免多因素的影響,常組裝成半電池進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。進(jìn)行恒電流充放電時(shí),組裝成2電極電池,活性材料做丑j極,金屬Li做負(fù)極。在進(jìn)Li循環(huán)伏安、交流阻抗等實(shí)驗(yàn)時(shí),一般采用三電極實(shí)驗(yàn)電池,活性材料作為工作電極,金屬Li分別作為輔助電極和參比電極。
循環(huán)伏安法是常用的電化學(xué)測(cè)試方法,通過(guò)循環(huán)伏安法可以得到較多的信息。例如可以觀察到在嵌/脫鋰時(shí)反應(yīng)速度、可逆程度、材料的相變,還可以通過(guò)采用不同掃描速度的循環(huán)伏安曲線計(jì)算鋰離子的擴(kuò)散系數(shù)等。
王海濤等人采用溶膠凝膠法在Ni0.8Co0.lMn01(OH)2前驅(qū)體表面進(jìn)行AlOOH包覆,再配入適量LiOH焙燒成Al203包覆型LiNi0.8Co0.lMn0.1O2材料。包覆Al203有效改善了LiNi0.8CoO.lMn0.102材料高電壓、高溫循環(huán)性能以及高溫貯存性能。
在進(jìn)行材料電化學(xué)性能測(cè)試前,首先要組裝實(shí)驗(yàn)電池。為了避免多因素的影響,常組裝成半電池進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。進(jìn)行恒電流充放電時(shí),組裝成2電極電池,活性材料做丑j極,金屬Li做負(fù)極。在進(jìn)Li循環(huán)伏安、交流阻抗等實(shí)驗(yàn)時(shí),一般采用三電極實(shí)驗(yàn)電池,活性材料作為工作電極,金屬Li分別作為輔助電極和參比電極。
交流阻抗方法被廣泛應(yīng)用于電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)的研究,特別適合于分析復(fù)雜電極過(guò)程。它可以幫助我們了解界面的物理性質(zhì)及所發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)的情況(如電極反應(yīng)的方式,擴(kuò)散系數(shù),交換電流密度的大小等)。