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宣傳內(nèi)容
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硅負極憑借著高容量的優(yōu)勢成為了目前最為成功的高容量負極材料,也是下一代高比能電池的首選負極材料,但是硅材料還面臨著循環(huán)性能差、體積膨脹大等問題。因此一般而言,在針對硅負極開發(fā)的電解液中都會添加一些能夠促進成膜的添加劑,幫助形成更加穩(wěn)定的SEI膜,從而提高電池的循環(huán)性能,而FEC是常用的成膜添加劑。
鋰離子電池性能依賴于電池極片各組分的成分和性質(zhì),包括電活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑等。電極制備工藝決定電極的微觀形貌,也是非常重要的。電極制備技術(shù)的進步不僅可以降低電池生產(chǎn)成本,而且可以提升電池容量和循環(huán)穩(wěn)定性。
自上個世紀90年代,鋰離子電池被發(fā)明以來,石墨類負極一直牢牢占據(jù)著主流鋰離子電池負極材料的地位,這不僅得益于石墨負極優(yōu)良的電化學(xué)性能,還得益于石墨廣泛的儲量,低廉的價格,雖然近年來新型的Si材料負極快速崛起,仍然難以撼動石墨類材料在鋰離子電池界的地位。
鋰離子電池的性能受到動力學(xué)特性影響比較大,由于Li+在嵌入到石墨材料中時需要首先進行去溶劑化,這需要消耗一定的能量,阻礙了Li+擴散到石墨內(nèi)部。而相反的Li+在脫出石墨材料進入到溶液中,會首先發(fā)生溶劑化過程,而溶劑化過程不需要消耗能量,Li+可以快速的脫出石墨,因此也就導(dǎo)致了石墨材料的充電接受能力要明顯差于放電接受能力。
鋰離子電池已經(jīng)成為便攜式移動設(shè)備的標(biāo)配電源,并且近年來在電動汽車和儲能市場發(fā)展迅猛。對電池的安全性,能量密度,功率密度,可靠性和循環(huán)壽命的要求也不斷提高,而鋰離子電池性能受到眾多因素的影響,不僅僅包括電池設(shè)計、原材料、工藝水平、設(shè)備精度等方面,還包括環(huán)境因素,比如溫度、潔凈度和水分。即使少量的雜質(zhì)也會對鋰離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性和安全性造成不利影響
對于動力電池而言,安全性和電性能同樣重要。在電動汽車使用過程中如果發(fā)生碰撞等高能量事故,可能會導(dǎo)致鋰離子電池發(fā)生嚴重的形變,從而造成鋰離子電池發(fā)生內(nèi)部短路等嚴重的安全問題。
隔膜是鋰離子電池的重要組成部分,傳統(tǒng)的聚合隔膜主要具有兩個功能,第一個是電子絕緣,即保證鋰離子電池正負極之間實現(xiàn)電子絕緣,防止短路的發(fā)生。第二個功能是導(dǎo)通離子,一般而言傳統(tǒng)的隔膜都具有多孔結(jié)構(gòu),電解液能夠滲入隔膜的內(nèi)部,使得離子能夠穿過隔膜,實現(xiàn)離子導(dǎo)通。
相比于傳統(tǒng)的鉛酸電池,鋰離子電池最大的不同點在于其電勢要明顯高于水的穩(wěn)定電壓范圍,傳統(tǒng)的水溶液電解液無法應(yīng)用在鋰離子電池中,因此人們開發(fā)了有機電解液體系,使得鋰離子電池能夠在高電壓下穩(wěn)定的工作。
鋰輝電池工程師們從鋰電池原理方面來闡述一下為什么鋰電池不適合快充?鋰電池的快充問題需要從兩個層次進行分析,從電芯層面而言,鋰電池的倍率性能一方面受到正極/負極/電解液等材料搭配體系本征傳輸特性的制約,另一方面極片工藝和電芯結(jié)構(gòu)設(shè)計也對倍率性能有較大影響。
基于Li4Ti5O12材料的電池因為高安全性、快速充電等特性,具有非常好的影響前景,但是使用LTO材料的電池也面臨著產(chǎn)氣較多的問題,關(guān)于LTO材料的產(chǎn)氣機理目前有多種觀點,其中一種人們認為吸附的水分和電解液中的路易斯酸導(dǎo)致產(chǎn)氣增加。
三星Galaxy Note 7手機爆炸事件讓其用新產(chǎn)品引領(lǐng)潮流的愿望擱淺,也讓一個名為ATL的電池供應(yīng)廠商被更多消費者熟知。
電池的內(nèi)阻是指電池在工作時,電流流過電池內(nèi)部所受到的阻力,包括歐姆內(nèi)阻和電化學(xué)極化內(nèi)阻和離子遷移內(nèi)阻等等的總稱。
在現(xiàn)實生活中,人們在新手機入手或其它的數(shù)碼類產(chǎn)品的時候總想著要經(jīng)過兩三次的滿充滿放。這樣的手機使用時間更長。而事實往往相反,因為現(xiàn)在的手機所使用的都是鋰離子電池,所以不存在著這些問題。美國一位電子工程師“TomHartley”說過,“鋰電池放電放得越盡,電池的損耗也就越大,鋰電池最好是處于電量的中間狀態(tài),那樣的話電池壽命最長”。
最近一篇關(guān)于三星石墨烯電池文章甚囂塵上,其實這已經(jīng)不是所謂的“石墨烯”電池第一次進入人們的視野了,此前就有關(guān)于華為“石墨烯”電池的報道,只不過最后都證明,這只是借“石墨烯”的一場炒作,只是資本吸引人們眼球的策略。
高鎳NCA材料是近年來新興的一種高容量的正極材料,憑借著高容量(可達200mAh/g)的特性,已經(jīng)在高比能鋰離子電池領(lǐng)域取得了一席之地,目前能夠與之競爭的只有高鎳的NCM811材料。
世界各地的科研人員對石墨烯報以巨大的研究熱情,一方面集中于其獨特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性質(zhì),另一方面則是聚焦于其對社會生產(chǎn)生活方式的改進甚至是顛覆性的應(yīng)用潛力。
熱失控是鋰離子電池最為嚴重的安全問題,熱失控往往伴隨著起火、濃煙等嚴重的后果,對于鋰離子電池使用者的生命和財產(chǎn)安全構(gòu)成了很大的威脅。
全固態(tài)鋰離子電池采用固態(tài)電解質(zhì)替代傳統(tǒng)有機液態(tài)電解液,有望從根本主解決電池安全性問題,是電動汽車和規(guī)模化儲能理想的化學(xué)電源。
鋰離子電池的正負極活性物質(zhì)是顆粒狀,因此鋰離子電池的電極內(nèi)部也存在著眾多微小的彎曲孔道,在充放電的過程中鋰離子從一側(cè)電極脫出,擴散到另一側(cè)電極附近,從這些曲折的通道擴散到電極的內(nèi)部,然后與活性物質(zhì)顆粒反應(yīng),嵌入到活性物質(zhì)顆粒內(nèi)部,這一特點就導(dǎo)致了充放電的過程中由于Li+擴散速度的限制產(chǎn)生濃差極化,導(dǎo)致嵌鋰過程在整個電極內(nèi)部分布并不均勻,特別是對于正極,由于正極材料的導(dǎo)電性較差,更容易使得部分接觸較差的顆粒發(fā)生嵌鋰不均勻的現(xiàn)象。