Forschung an Festkörper-Sekundärbatterien -Lithium - Ionen-Batterie-Ausrüstung

Hersteller von Lithium-Ionen-Batterien sprechen kurz über die Vorteile und die Materialforschung von Festkörper-Sekundär-Lithium-Ionen-Batterien. Als potenzieller elektrochemischer Energiespeicher haben Festkörper-Lithium-Ionen-Batterien in den letzten Jahren große Aufmerksamkeit erhalten. Mit der Verbesserung umfassender technischer Indikatoren wie Zyklierbarkeit und Sicherheit wird sich der Anwendungsmarkt für sekundäre Lithium-Ionen-Festkörperbatterien allmählich erweitern, und es wird erwartet, dass Festkörper-Lithium-Ionen-Batterien zum führenden Technologieweg für die nächste Generation von Herstellern von Lithium-Ionen-Batterien werden.

Vorteile von Festkörper-Lithium-Ionen-Sekundärbatterien

In den letzten Jahren, mit dem Aufkommen von Elektrofahrzeugen und dem dringenden Bedarf an großen Energiespeichern für die Erzeugung erneuerbarer Energien, hat sich die Forschung an Lithium-Ionen-Batterien wieder aufgeheizt und die Entwicklung sicherer, großvolumiger, leistungsstarker und langlebiger Lithium-Ionen-Sekundärbatterien ist in den Mittelpunkt der Aufmerksamkeit gerückt. Als neue Form der Lithium-Ionen-Batterie hat die sekundäre Festkörper-Lithium-Ionen-Batterie grundsätzlich den Vorteil der hohen Energiedichte der Lithium-Ionen-Batterie. Darüber hinaus haben Festkörper-Lithium-Ionen-Sekundärbatterien auch die folgenden Vorteile:

(1) Hohe Sicherheitsleistung

Da der flüssige Elektrolyt brennbare organische Lösungsmittel enthält, kann ein plötzlicher Temperaturanstieg bei einem internen Kurzschluss leicht zu einer Verbrennung oder sogar Explosion führen. Es ist notwendig, eine Sicherheitsvorrichtungsstruktur zu installieren, um Temperaturanstieg und Kurzschluss zu widerstehen. Das wird zwar die Kosten erhöhen, aber das Sicherheitsproblem kann immer noch nicht vollständig gelöst werden. Frage. Tesla, das behauptet, das beste BMS der Welt zu haben, hat allein in diesem Jahr in China schwere Brände in zwei Model S-Fahrzeugen erlebt. Daher wird von Festkörper-Lithium-Sekundärbatterien auf Basis anorganischer Festelektrolyte erwartet, dass sie hohe Sicherheitseigenschaften aufweisen. (Lithium-Ionen-Batterie-Ausrüstung)

(2) Hohe Energiedichte

Derzeit erreicht die Energiedichte der auf dem Markt verwendeten Lithium-Ionen-Batteriezellen ein Maximum von etwa 260 Wh/kg, und die Energiedichte der in der Entwicklung befindlichen Lithium-Ionen-Batterien kann 300-320 Wh/kg erreichen. Bei Festkörper-Lithium-Ionen-Batterien wird erwartet, dass die Energiedichte der Batterie 300-400 Wh/kg oder sogar mehr erreicht, wenn metallisches Lithium als negative Elektrode verwendet wird. Es wird erwartet, dass Festkörper-Sekundärbatterien eine höhere Leistungsdichte erreichen. Der Festelektrolyt verwendet Lithium-Ionen als einzigen Träger und hat keine Konzentrationspolarisation, so dass er unter Hochstrombedingungen arbeiten und die Leistungsdichte der Batterie erhöhen kann.

(3) Lange Lebensdauer

Es wird erwartet, dass der Festelektrolyt verhindert, dass der flüssige Elektrolyt kontinuierlich den Festelektrolyt-Grenzschichtfilm bildet und wachsen lässt, und das Problem der Lithiumdendriten, die den Separator während des Lade- und Entladevorgangs durchdringen, und die Zyklenfähigkeit und Lebensdauer von Metall-Lithium-Ionen-Batterien erheblich verbessern kann.

(4) Großer Betriebstemperaturbereich

Wenn alle Festkörper-Lithium-Ionen-Batterien anorganische Festelektrolyte verwenden, wird erwartet, dass die maximale Betriebstemperatur auf 300 °C oder sogar höher ansteigt. Derzeit muss die Tieftemperaturleistung von Festkörper-Lithium-Ionen-Batterien mit großer Kapazität verbessert werden. Der Betriebstemperaturbereich einer bestimmten Batterie hängt hauptsächlich mit den Hoch- und Tieftemperatureigenschaften des Elektrolyten und des Grenzflächenwiderstands zusammen.

(5) Breites elektrochemisches Fenster

Sekundäre Festkörper-Lithium-Ionen-Batterien haben ein breites elektrochemisches Stabilitätsfenster, das bis zu 5 V erreichen kann. Sie eignen sich für Hochspannungs-Elektrodenmaterialien und tragen dazu bei, die Energiedichte weiter zu erhöhen. Aktuelle Dünnschicht-Lithium-Ionen-Batterien auf Basis von Lithiumnitridphosphat können mit 4,8 V betrieben werden.

(6) Hat den Vorteil der Flexibilität

Sekundäre Lithium-Ionen-Festkörperbatterien zeichnen sich außerdem durch eine kompakte Struktur, eine einstellbare Skala und eine hohe Designflexibilität aus. Festkörperbatterien können als Dünnschichtbatterien mit einer Dicke von nur wenigen Mikrometern ausgelegt werden, die zum Antrieb mikroelektronischer Geräte verwendet werden, oder sie können zu Batterien in Makrogröße verarbeitet werden, die für den Antrieb von Elektrofahrzeugen, Netzenergiespeichern und anderen Bereichen verwendet werden. In diesen Anwendungen ist die Form der Batterie Es kann auch nach spezifischen Anforderungen ausgelegt werden.

Forschung an Schlüsselmaterialien für Festkörper-Lithium-Ionen-Batterien

Polymer-Festelektrolyt

Polymer-Festelektrolyt (SPE) besteht aus einer Polymermatrix (z. B. Polyester, Polyase, Polyamin usw.) und Lithiumsalz (z. B. LiClO4, LiAsF4, LiPF6, LiBF4 usw.). Aufgrund seines geringen Gewichts und seiner guten Viskoelastizität hat es aufgrund seiner hervorragenden Bearbeitungsleistung und anderer Eigenschaften große Aufmerksamkeit erregt.