影響鋰電池能量密度的主要因素是什么？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-12-25 17:41
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鋰離子電池的性能由于一種新的鋰電池正極材料的出現(xiàn)而突飛猛進(jìn)
鋰離子電池的新陰極材料導(dǎo)致了性能的激增。陰極材料的能量密度是影響鋰電池能量密度的主要因素之一。目前，石墨的理論容量只有372毫安時(shí)/克。因此，開(kāi)發(fā)一種新型的鋰離子電池正極材料具有重要的意義。
鋰離子電池的新陰極材料導(dǎo)致了性能的激增
在鋰離子電池正極制備中，粘結(jié)劑在電極中的比例一般在3% ~ 5%之間。如果電極制備過(guò)程不需要粘結(jié)劑，可以顯著提高電極容量，提高電池的能量密度。此外，粘結(jié)劑通常是絕緣體，會(huì)阻礙離子在電解質(zhì)中的轉(zhuǎn)移，從而影響電池的電化學(xué)性能。因此，設(shè)計(jì)無(wú)粘結(jié)劑的電極材料是必要的。
最近，科學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)了一些新的電極材料，不需要粘合劑或流體收集。其中，單壁碳納米管(SWCNT)薄膜以其高比表面積、高導(dǎo)電性和機(jī)械穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，在輕量型柔性電極的設(shè)計(jì)中備受關(guān)注。
1t-mose2 /SWCNTs作為鋰離子電池的負(fù)極，具有良好的鋰存儲(chǔ)性能。在電流密度為300mA/g的情況下，經(jīng)過(guò)100次循環(huán)，容量仍然達(dá)到971mAh/g，幾乎沒(méi)有衰減。高電流密度3000mA/g，容量630mAh/g，倍增器性能優(yōu)越。
新型鋰電池負(fù)極材料:紅磷
一種新型鋰離子電池正極材料:紅磷石墨烯納米復(fù)合材料。該材料是由紅磷和石墨球磨而成。紅磷化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，價(jià)格便宜，容易獲得，而且對(duì)環(huán)境友好。其作為鋰離子電池陰極材料的理論容量可達(dá)2600mAh/g，是商用石墨電極的7倍。石墨/石墨烯因其高導(dǎo)電性而被引入體系，以提高納米復(fù)合材料的整體導(dǎo)電性。在高速球磨過(guò)程中，微米級(jí)的紅磷顆粒被分解成納米級(jí)。在球磨過(guò)程中，石墨被剝離成比表面積大的石墨烯。
在室溫下，納米復(fù)合材料的放電能力可以達(dá)到1400mAh/g，是商用鋰離子電池正極材料石墨的四倍。循環(huán)300周后，仍能保持60%以上的排出能力。高溫環(huán)境(60C)仍然是商用鋰離子電池面臨的一大挑戰(zhàn)。該材料在60C時(shí)，放電容量可進(jìn)一步提高到1650mAh/g。經(jīng)過(guò)200周的循環(huán)，流量保留率可達(dá)70%以上。
高容量、長(zhǎng)壽命、廉價(jià)的原材料和適合工業(yè)化生產(chǎn)的合成方法，都有助于選擇新的紅色磷酸鹽-石墨烯納米復(fù)合材料作為下一代鋰電池的正極材料。
新型高性能鋰離子電池正極材料:雙金屬M(fèi)OF
金屬-有機(jī)骨架具有比表面積大、結(jié)構(gòu)單元可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儲(chǔ)能、氣體分離、工業(yè)催化和藥物裝載等領(lǐng)域。近年來(lái)，ZIF (zeolite imidazole skeleton material)作為MOFs的典型代表，在鋰領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。
以cozn-zif為陰極材料的鋰離子電池實(shí)現(xiàn)了636.3mah /g的二次放電容量。同時(shí)，經(jīng)過(guò)100次循環(huán)，電池仍然保持605.8mah /g的容量，庫(kù)侖效率接近100%。這是ZIF電極的最高記錄。
我國(guó)在鋰離子電池正極材料產(chǎn)業(yè)化方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)電池產(chǎn)業(yè)鏈在原料開(kāi)采、電極材料生產(chǎn)、電池制造、回收利用等方面較為完善。近年來(lái)，在國(guó)家的大力支持下，鋰離子電池行業(yè)發(fā)展勢(shì)頭良好，正極材料迎來(lái)了前所未有的機(jī)遇。新能源產(chǎn)業(yè)對(duì)鋰離子電池的能量密度要求越來(lái)越高，石墨和鈦酸鋰材料的性能不斷優(yōu)化
