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                預鋰化是什麽,派勒智能告訴你

                2018-06-28 派勒智能 10020

                1,目前業界比較公認的鋰電發展路線是什麽?

                2020年是多陽離子電極,主要以NCM、NCA復合正極∞材料︻,負極以C以及部分矽碳復合為主,能量密度ω 大概300-350wh/kg。

                2020-2025年,以全固態鋰離子電池為主,金屬鋰負極或矽碳負極。能量密度400wh/kg,同時開發鈉離子電∮池,鈉比鋰更加廉價,但比◆鋰離子大,且存在液態記√憶。

                2025年後,主要以鋰硫電池-->鋰金屬電池-->>鋰空氣電》池發展為主,這類電池,能量密度更※高,材料的可取性也●越來越方便,但目前存在較多難題,還需︾要繼續去攻克,鋰硫電池是以硫元素作為電池正極,金屬鋰作為負極的一種鋰電池。單質硫在地▲球中儲量豐富,具有價格低廉、環境友好等特卐點。利用硫作為正極材々料的鋰硫電池,其材料理論比容量和電池理論比能量較高,分別達到 1675m Ah/g 和2600Wh/kg ,遠遠高於商業上廣泛應用的三元電池。

                經過研發人員和工程師的不懈努力,從鉛酸㊣ 電池、鎳氫電池、鎳鎘電池,走到磷酸鐵鋰電池,再到現在主流的三元電池,每一次的提◤升,都是一代人的努力,基於提升鋰電池的安全性、能量密度、倍率性能,再結合目前電池研發▓現狀,總結出了未來鋰電池的一個發展路線。

                並且硫是一種對△環境友好的元素,對環◥境基本沒有汙染,是一種非常有前景的鋰電池;鋰金屬電池,用鋰金屬箔來取代石墨,它可〖以容納更多的離子,但通常鋰金屬箔與電解質會↘產生不良反應,從而導致電解質過熱,甚至←導致燃燒,這一技術能將當前鋰電池的體積縮小一半,從理論上來說,如果電池〓體積不變,在搭載鋰金屬電池的情況下,電動【汽車的續航裏程將提升一倍;鋰空氣電》池,是一種用鋰作陽極,以空氣中的氧氣作為陰極反應物的電池。鋰空氣電池比鋰離子電池具有更高的能量密○度,因為其◢陰極(以多孔碳為主)很輕,且氧氣從環境中獲取而不用↓保存在電池裏,理論上,由於氧氣作為陰極反應物不受限,該電池的容量僅取決於鋰電極,其比能為5.21kWh/kg(包↑括氧氣質量),或11.4kWh/kg(不包括氧氣)。

                2,能量載體基本要求√有哪些?

                (1)原子ζ相對質量要小;
                (2)得失電子能力要強;
                (3)電子轉移比例要高。

                3,電池的主要指標有哪些?

                (1)容量;
                (2)能量密度;
                (3)充放※電倍率;
                (4)電壓;
                (5)壽命;
                (6)內阻;
                (7)自放電;
                (8)工♂作溫度範圍。

                4,正極材料(LFP、NCM、LiCo等)特性有哪些①?

                (1)較高的氧化◥還原反應電位,高輸出電壓;
                (2)鋰元素含量高,能量密度☆高;
                (3)化學反應中結構穩定;
                (4)電導率高;
                (5)化學穩定性和熱穩』定性好,不易分解和反應;
                (6)價格便宜;
                (7)制作工藝相對簡單,適合大規模生產;
                (8)對環境友好,汙染低。

                5,負極材料(Li、C、AL、鈦酸鋰等)特性有哪些?

                (1)層狀結構或者隧↙道結構,利於脫嵌;
                (2)結構穩定,良ㄨ好的充放電可逆性和循環性能;
                (3)鋰離子盡可能多的插入和脫嵌;
                (4)氧化還原電位低;
                (5)首次不可逆放電容量低;
                (6)與電解質∑溶劑相容性較好;
                (7)價格低廉,材料易得;
                (8)安全性好;
                (9)環境友好。

                6,提高電池能量密度的途徑通常有哪些?

                (1)提高正負「極活性物質占比;
                (2)提高正負極材料的比容量(克容量);
                (3)減重瘦身。

                7,如何提高鋰離子電池的充放電倍率?

                (1)提高正負極的鋰離子擴散能力;
                (2)提高電解質的離子電導率;
                (3)降低電池◎內阻(歐姆內阻和極化內阻㊣ ㊣ )。

                8,哪些因素影響鋰離子電池的循環壽命?

                (1)負極金屬鋰沈積;
                (2)正極材料的分解;
                (3)SEI的形成和再次消耗;
                (4)電解質的影●響,主要表現在:總量減少,有雜〗質存在╲ ,水滲入;
                (5)隔膜阻塞或破壞;
                (6)正負極材料脫落;
                (7)外部使用因素。

                9,鋰離子電池內部材料反應分解溫度?

                (1)SEI膜分解,電解液放熱〓反應,130℃;
                (2)電解質分解,產熱,130℃-250℃;
                (3)正極材料分解產生大量氣體和氧,180℃-500℃;
                (4)粘結劑和負極活性物質的反應,240℃-290℃。
                一般由於過充、大倍率放電、內部短路、外部短路、振動、碰撞、跌落、沖擊等造☉成短路,產生大量熱和氣體的一個過■程。

                10,未來最具潛力的幾種鋰電池材料

                (1)矽碳復合負極材料,能量密度高,產業化400wh/kg以上,但體積膨脹嚴重,循環差;
                (2)鈦酸鋰,循環10000次以上,體積變化<1%,不形成枝晶,穩定※性極好,可快速充電,但價格高,能量密度低,約170wh/kg;
                (3)石墨烯,可用於負極材料和正極添加劑,導電性極好,離子傳輸快,首效差,約65%,循環差,價格高;
                (4)富鋰錳基電▓池,能量密〇度約900wh/kg,原材料豐富,但首效低,安全和循環差,倍率性能偏低;
                (5)NCM三元材料,一般在250wh/kg,配上矽碳負極,約在350wh/kg;
                (6)CNTs,碳納米管,導電性能優越,優異的熱傳導Ψ 性;
                (7)塗覆隔膜,基膜+PVDF+勃姆石,提高隔膜耐收縮性、熱傳導低,防止全部熱失控;
                (8)高電壓電解液,這個就不用說了,隨著能量材料能量密度,電壓也相▅應提高;
                (9)水▲性粘結劑,出於環境保護和健康。

                預鋰化,講這個之前,先給大家講一下,半電池(正極為正極材料,負極為金屬鋰片)和全電池〖的首效問題。

                這是鈷酸鋰半電池首效,不理解全電池和半電池沒關系,你就理解成這是正極材料的首效。半電池的首次充電容量要略高於首次ζ 放電容量,也就是說,充電時從正極脫嵌的鋰離子,並沒有100%在放電時回到▓正極。而首次放電容量/首次充電容量,就是這個半電池的首次效率。

                三元的首次效率是最低的,一般為85~88%;鈷酸∮鋰次之,一般是94~96%;磷酸○鐵鋰比鈷酸鋰略高一點,為95%~97%。正極材料的首效主要是由於發生脫嵌後,正極材料結構發生變化,沒有足夠的嵌鋰位置,鋰離子無法在首次放電時全部回來。

                石墨電池半電池和正極不︽一樣的是,石墨做正極,金∮屬鋰片做負極,故而先放電,而石墨的首效明顯低於正極材料的首效,主要原因就是鋰離子穿過電解質,會在石墨表面形成SEI膜,消耗了大量鋰離子◥。而為了SEI膜獻身的鋰離子則無法¤回到負極。全電池首次』效率,從電池註液後,需要經過化成(僅充電)和分容這(有充放電)的工序,一般而言,化成以及分容第一步都是充電過程,二者容▆量加和,就是全電池首次充入容量;分容工步的第二步一般是╳從滿電狀態放電至空電,因此此步容量為全電池的放電容量。將二者結合起來,就得到了全電池首次效率的算法:全電池首次效率=分①容第二步放電容量/(化成充入容量+分容第一步充入容量)日常中一般為了減少偏差,取第二次@ 完全放電容量為電池容量。

                綜上,我們可以得出一個結№論。若電池正極使用了首次效率為88%的三∏元材料,而負極使用了首次效率為92%的石墨材料。對這款全電卐池而言,首次效率就是88%,也就是當正極首效為▽88%、負極首效※為92%時,全電池的首效為88%,與較低的正極相等。

                當然,除了電池材料影響首效,電極材料的比表面積也是一個︻重要的影響︾因素,石墨的比表面積越大,形成的SEI膜越大,需要消耗的鋰離子更∑多,首效更低。此外還與電池的化成充電制度有關,充入合適的SOC,也會一卐定程度上影響電池的首效。

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