浅析提高锂电池能量密度的三方法:华体会

本文摘要:锂离子电池的问世可以说道是储能领域的一场革命,锂离子电池的广泛应用完全的转变了我们的生活,轻巧的手机、笔记本电脑,宽续航的电动汽车等等,我们的生活早已与锂离子电池抱住的绑在了一起,很难坚信如果我们丧失了像锂离子电池这样便利、高效的储能电池后我们的生活会变为什么样。

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锂离子电池的问世可以说道是储能领域的一场革命,锂离子电池的广泛应用完全的转变了我们的生活,轻巧的手机、笔记本电脑,宽续航的电动汽车等等,我们的生活早已与锂离子电池抱住的绑在了一起,很难坚信如果我们丧失了像锂离子电池这样便利、高效的储能电池后我们的生活会变为什么样。随着锂离子电池技术的大大发展,我们也对锂离子电池的性能明确提出了更高的拒绝,我们期望锂离子电池更加小、更加轻巧、储能更加多,这些表达意见也在推展着锂离子电池研究工作不断前进。

从电池结构和新材料、新的体系的使用,甜美的锂离子电池研究者们大大尝试各种方法提升锂离子电池能量密度的方法。1.结构设计提升锂离子电池的比能量从结构上谈,要提升正负极活性物质在锂离子电池中所占到的比例。

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锂离子电池主要由正负极活性物质、隔膜、铜箔、铝箔和壳体及结构件等部分构成,其中确实需要为锂离子电池获取容量的只有活性物质,因此提升活性物质在锂离子电池中所占到的比重才是最有效地的提升锂离子电池手段。例如最近特斯拉在大力推展的21700电池,就是通过用于直径更大的电芯(21mm),减少电芯的高度(70mm)提升活性物质占到比,增加结构件等非活性材料的比重,提升锂离子电池的比能量,减少单位瓦时成本。

此外软包电池也是增加结构件重量的有效地方法,通过用于铝塑膜替换传统的钢制外壳,可以很大的增加结构件在锂离子电池中所占到的比重。除了减小锂离子电池的直径,另外一个有效地提升锂离子电池比能量的方法是增加隔膜的厚度,目前少见的PP-PE-PP三层填充隔膜的厚度一般超过30um以上,超过正负极极片的厚度的20%左右,这也造成了相当严重的空间浪费,为了增加隔膜所占到的空间,目前广大锂离子电池厂家广泛使用具有涂层的薄隔膜,这些隔膜的厚度可超过20um以下,可以在确保锂离子电池安全性的前提下,明显的增加隔膜所占到的体积比例,提升活性物质占到比,提升锂离子电池比能量。另外的一种减少活性物质比例的方法就是指电池的生产工艺的角度应从,首先是减少活性物质在电极中占比。

一般锂离子电池的电极主要由四大部分构成,活性物质、导电剂、粘结剂和集流体构成,为了提升活性物质比例,就必须减少其他部分的比例,通过使用新型导电剂、粘结剂从而增加导电剂和粘结剂的比例,使用更加厚的集流体来增加非活性物质的所占的比例。其次,必须提升正负极的填充物量,但是提升电极的填充物量还面对的一个问题:当电极过薄时会导致电极的Li+蔓延动力学条件变差,影响锂离子电池的倍率和循环性能,为了解决问题这一问题德国卡尔斯鲁厄理工学院的BorisBitsch等[1]利用毛细悬浊液和多层电极工艺制取了具备梯度孔隙率的高性能薄电极。

在附近铜箔的低层,BorisBitsch等使用了普通浆料,使得其具备较低的孔隙率和较好的导电性,而在靠近铜箔的表层,BorisBitsch则使用了毛细悬浊液浆料,并向其中加到了1-辛醇,使其孔隙率明显增加,提高了电极的动力学条件,从而使得该电极的孔隙率自下而上呈现渐渐减少的特性,明显提高了厚电极的动力学条件,提升了厚电极的电化学性能,从而构建了在提升电池重量和体积比能量的同时不减少电池的循环性能。

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