電池百科
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鋰離子電池,又稱為搖椅電池,他的主要組成部分是正極、負極、隔膜及電解液。當前鋰離子動力電池正極一般采用尖晶石型 LiMn2O4或鎳基層狀氧化物, 負極以石墨為主,電解液為含 LiPF6 的碳酸酯(EC,EMC)有機溶液。LiMn2O4是一種被認為最安全的材料,也是最廉價的正極材料,已經被多種型號的動力電池采用。
隨著鋰離子電池的不斷發展,應用領域也在逐漸的擴大,其在正極材料的使用方面已經由單一化向多元化的方向轉變,其中包括:橄欖石型磷酸亞鐵鋰、層狀鈷酸鋰、尖晶石型錳酸鋰等等,實現多種材料的并存。
近日,河南工業大學教授曹曉雨團隊首次制備出一種新型復合正極材料,能夠提高可充鋰電池正極材料釩酸鋰的電化學性質。相關研究在線發表于美國化學會的《應用材料和界面》雜志。
高能量密度鋰離子電池是我國的重點研究和發展方向,也是新能源領域的一次顛覆性變革。我國在“十三五”新能源汽車試點專項的共性關鍵技術類研究項目“高比能量鋰離子電池技術”中提出,到2020年,電池單體能量密度≥300,循環壽命≥1500次,成本≤0.8元/瓦時,安全性能達到國標要求
根據中國有色金屬工業協會鋰業分會統計,2017年我國鋰離子電池正極材料產量32.3萬噸,同比增長49.54%,消耗碳酸鋰約11萬噸,同比增長52.14%,十多家企業正極材料的產量超過1萬噸。
當前,工業燃料電池,包括新能源汽車、燃料電池汽車等正面臨材料成本昂貴、污染環境、生產成本高、壽命短以及可靠性的問題,且在用電的行業中,因為電源中斷所造成的損失非常嚴重。
碳基負極材料成為制約新能源發展的一個問題,大量研究者開始關注具有高理論比容量、高安全性能的替代性負極材料。就目前而言,新型負極材料主要有錫基材料、硅基材料和鈦酸鋰材料等幾類,本文從改性方法方面介紹了這些材料的研究現狀和存在 的問題,展望了發展趨勢。
與其他種類的二次電池相比,鋰離子電池具有 高能量密度、高電壓、無記憶效應、低自放電率等優點,在日用電子產品(如手機、手提電腦、攝像機、電玩)、電動汽車(EV/PHEV/HEV)以及儲能電站等領域得到普遍應用。隨著鋰離子電池在軍事及航空航天領域應用的逐步增加,其對鋰離子電池的 環境適應性以及安全性也提出了更高的要求。
隨著世界對于可再生能源開發需求的增長,電網電能存儲系統的短板日益凸顯。在鉛酸、鎳氫、鋰離子等主流電池體系當中,鋰離子電池綜合性能最好,但是鋰的儲量有限,而且存在安全性隱患問題;鉛酸電池雖然成本低廉,但鉛有環境污染問題。因此,開發具備廉價、安全、長壽命、可快速充電的電池系統成為目前世界研究熱點。
眾所周知,鈉離子電池和鋰離子電池覺有十分相似的結構特點,但是由于鈉離子電池采用的為鈉材料,因此其材料成本就要遠低于鋰離子電池,并且由于鈉元素在地殼中的儲量十分豐富(在全部元素的儲量中為第6),也容易分離,因此相比于資源相對稀缺的鋰元素,鈉元素在儲能方面的應用具有更大的優勢。
能源和環境是 21 世紀人類所需要面臨的兩個重大的問題,新能源的開發和資源綜合回收利用是人類可持續發展的基礎和方向。近年來,鋰離子電池由于質量輕、體積小、自放電小、無記憶效應、工作溫度范圍寬、可快速充放電、使用壽命長、環保等優勢而得到了廣泛的應用。
石墨材料是鋰離子電池界的元老,具有眾多優良的素質,但是隨著近年來一批高性能的負極材料異軍突起,威脅到了石墨材料的地位,演繹了一場相愛相殺的大戲。硅負極材料作為新材料中的杰出代表,與石墨真的是愛恨情仇理不清。
提高鋰離子電池正極材料的電壓是最近幾年提升鋰離子電池能量密度的新思路。高電壓材料包括類尖晶石晶體結構和類橄欖石晶體結構兩種正極材料。LiMPO4(M=Co,Ni)就是一種典型的高電壓類橄欖石晶體結構材料。其中,LiCoPO4具有4.8V的放電電勢,LiNiPO4具有5.2V的放電電勢,且理論容量都接近170mAh/g。
1次充電可行駛相當于東京至大阪的500公里的鋰離子電池技術開發在日本正日趨活躍。積水化學工業的技術已經具備取得突破的頭緒,旭化成也已接近。均能采用現有的電極,預計到本世紀20年代前半期實現實用化。
雖然鋰電池已經開始被應用于電動汽車,但是目前最先進的鋰電池的儲能密度尚不足汽油燃料能量密度的五分之一。因此,發展具有更優性能的電池材料迫在眉睫。
近年來,隨著我國鋰離子電池行業的發展,應用領域的不斷擴大,市場需求快速增加。同時,鋰離子電池正極材料產品價值率較高,市場利潤豐厚,這使得我國涌現大量企業進入鋰離子電池正極材料行業。
鈣鈦礦太陽能電池在 10 年內刷新效率成長紀錄,現在技術也變得越來越穩定,美國能源部國家再生能源實驗室(NREL)研究人員認為,鈣鈦礦太陽能電池主要挑戰只差擴展性問題,如何大規模量產并將技術推向實驗室之外,他們仔細歸納了幾種潛在擴展沉積方法。
汽車正在被重新定義,這是未來汽車開發者最好的時代!18年7月12日,由GNEV官方機構主辦、第一電動網承辦的明日之星·未來汽車開發者計劃優秀項目路演在上海嘉定汽車會展中心舉行。