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锂电池终极开展的形状标的目的是甚么?

锂电池终极开展的形状标的目的是甚么?

来源:
2021/06/03 11:44
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【摘要】:

  发展的最终方向是什么?

  市场上的锂电池由高分子材料和金属材料制成。具有体积小、重量轻、厚度超薄、容量大等特点。它们在智能可穿戴设备的使用中非常受欢迎。

  锂电池

  固体聚合物锂电池

  优点:泄漏的可能性比较小,外包装可以采用层压软材料,有利于电池薄膜的实现,电池形状设计是免费的,能量密度也大大提高。

  缺点:由于使用凝胶电解质,锂离子的电导率相对较差,充电时间较长,充电比液体电解质更低。然而,目前的技术,通过改进的聚合工艺,高端的电解质和添加剂,快速提高循环寿命和放电率,与液体电池没有太大的区别。

  继锂之后,该技术将是全固态电池、固态电解质材料和添加剂。目前,聚合物电池的性能还没有达到固体电池的水平。未来固态电池的能量密度目标:400Wh/kg,3000循环寿命(10年),倍增器性能、容量和安全性都有很大提高。

  新电池材料的探索在于开发新一代不挥发、阻燃的电解质材料和添加剂离子电解质,以提高电化学性能和热稳定性。该添加剂使电池的散热和导电性不受固体的影响,达到或超过液体电解质的导电和导热水平。

  为了发展成固体锂电池,利用离子导电聚合物和陶瓷的固体聚合物电解质正在被开发。

  然而,在固体聚合物电解质材料中使用的离子电导率最高的是聚乙烯(聚氧乙烯)聚合物。离子的负离子电导率会阻碍锂离子的运动,造成影响输出功率的效果,锂离子电导率值较低。

  日本科学家研制的固体聚合物电解质是一种聚乙二醇(聚乙二醇酯)化合物,由硼酸酯化合物以进口硼原子的形式不阻挡聚乙二醇的运动,具有固定阴离子结构的功能。锂离子在室温(20℃)下的有效电导率是碳化聚合物的3倍以上。

  使用固体电解质的新一代所谓的固态电池获得了青睐。这是由于增加了能量密度,保证了安全,实现了长寿命。对于电动汽车和定制使用的大型锂离子充电电池来说,安全性是至关重要的。

  传统的锂离子充电电池使用有机电解液,电解液由于过充、内部短路等异常情况会发热,有可能导致自燃甚至爆炸的危险。用固体电解质代替有机电解质的全固态电池的安全性可以大大提高。此外,由于锂在理想条件下比液体电解质具有更高的扩散速率(离子电导率),因此理论上可以获得更高的产率。

  固态电池,包括它们的制造方式,可能具有突破现有电池概念的特性。例如,通过不密封在液体中,电池的外部可以简化,从而使电池的大面积以卷到卷的方式。此外,几层电极可以分层并在电池内串联,产生12V或24V的高压电池,使以前不可能的电池成为可能。

  对大型电池和超大锂电池(用于供电和定制存储)的需求激增,而不是现在主导便携式设备的小型电池,这要求电池特性发生变化,并导致了方向上的重大转变。特别是对电池安全性和使用寿命的要求比现有的锂离子充电电池更加严格。其中,安全性不言而喻,固态电池具有明显的优势;在延长寿命方面,固态电池具有优良的循环寿命特性。

 

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