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影響鋰離子電池能量密度的因素

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1152次  |  2021年09月02日  

1、鋰離子電池能量密度展開現(xiàn)狀


美國能源部于2012年提出EVEverywhere項(xiàng)目,計劃到2022年電池質(zhì)量能量密度將抵達(dá)250Wh/kg,體積能量密度抵達(dá)400Wh/L,電池本錢下降至今朝的1/4。近年來,我國政府也高度重視儲能新技能的研討開發(fā),將開發(fā)高能量密度鋰離子電池作為將來電池展開方向之一。《我國制造2025》明確了動力鋰離子電池的展開規(guī)劃:2020年,電池能量密度抵達(dá)300Wh/kg;2025年,電池能量密度抵達(dá)400Wh/kg;2030年,電池能量密度抵達(dá)500Wh/kg。圖1為1990-2025年鋰離子電池能量密度展開路線圖。由圖可知,跟著新資料的開發(fā)和工業(yè)制造水平的進(jìn)步,鋰離子電池的能量密度已大幅度地進(jìn)步,能量密度的進(jìn)步底子與年份成正比聯(lián)系。但今朝新資料的開發(fā)墮入瓶頸,而工業(yè)制造水平的進(jìn)步空間也比較有限,所以將來電池能量密度的進(jìn)一步進(jìn)步存在必定的挑戰(zhàn)和不確定性。


影響能量密度的首要因素


電池能量密度進(jìn)步的關(guān)鍵在于中心資料的技能進(jìn)步,首要蘊(yùn)含正極資料、負(fù)極資料、電解質(zhì)和隔閡這4大中心資料。鋰離子電池的活性儲能資料為正負(fù)極資料,進(jìn)步能量密度的方法有關(guān)正極來說是進(jìn)步放電電位和放電容量,有關(guān)負(fù)極資料來說是高容量和低的平均脫鋰電位。而正負(fù)極資料具有高的壓密度則有利于高的體積能量密度的完結(jié)。電解質(zhì)資料和隔閡資料作為電池的緊要組成部分,要與正負(fù)極資料進(jìn)行較好地匹配。


今朝鋰離子電池首要運(yùn)用于消費(fèi)類電子產(chǎn)品、電動轎車、儲能三個緊要范疇,跟著運(yùn)用范疇的擴(kuò)展對鋰電中心資料的要求也越來越高。圖4為鋰電資料將來的展開趨勢。正極資料今朝首要圍繞著高電壓、高克容量打開,2025年后鋰硫電池,鋰空氣電池有可能漸漸開端進(jìn)入商業(yè)化;負(fù)極資料今朝首要研討方向是硅基資料,2025年后鋰金屬負(fù)極的運(yùn)用有可能大幅度進(jìn)步電池的能量密度;電解質(zhì)資料今朝急需處理與高電壓正極匹配的電解液,隔閡資料首要是PET、纖維素隔閡的開發(fā)運(yùn)用,之后電解質(zhì)和隔閡融合構(gòu)成全固態(tài)鋰離子電池,將能量密度可能進(jìn)步至300-400Wh/kg。

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-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

電池能量密度的進(jìn)步?jīng)]有止境,電池也是一個混亂系統(tǒng),要每個資料都充沛匹配才干發(fā)揮出各自的優(yōu)點(diǎn)。跟著其他電池技能的進(jìn)步,或許會有新的資料,新的電池系統(tǒng)呈現(xiàn),也有可能推翻今朝以鋰離子電池為主的格局。


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