能源革命對外開放百家論壇之一三〇 鋰離子電池(中②)
來源:黨委宣傳部 發布時間:2019-10-09 10:41:54 閱讀量:

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主講嘉賓
  蔣尚,山西大同大學化學與環境科學學院副教授,研究方向主要有石墨烯的合成與功能化研究,高性能石墨烯復合材料的制備及其鋰離子電池性能研究和超級電容器材料的研究。他通過構建新穎形貌的復合電極材料,來提高了工作電極的電化學性能,以期獲得具有高能量密度和高功率密度的儲能器件。曾主持山西省教育廳高等學校科技創新項目1項,主持山西大同大學博士科研啟動基金1項,并參與了多個重點項目的研究。
7 核心提示鋰離子電池的優點和構成(一)
  鋰離子電池輸出電壓高,單體電池的工作電壓高達3.7-3.8V,是鎳鎘電池、鎳氫電池的3倍;能量密度高,能達到的實際比能量為555Wh/kg左右,即材料能達到150mAh/g以上的比容量,已接近于其理論值的約88%;安全,無公害,無記憶效應。
  作為鋰離子電池前身新型鋰離子電池的鋰電池,因金屬鋰易形成枝晶發生短路,縮減了其應用領域;鋰離子電池中不含鎘、鉛、汞等對環境有污染的元素;部分工藝的鎳鎘電池電池存在的一大弊病為“記憶效應”,嚴重束縛電池的使用,但鋰離子電池根本不存在這方面的問題;循環性好,一般均可達到500次以上,甚至1000次以上,磷酸鐵鋰的可以達到2000次以上。對于小電流放電的電器,電池的使用期限,將倍增電器的競爭力;同時自放電率小,室溫下充滿電的鋰離子儲存1個月后的自放電率為2%左右,大大低于鎳鎘電池的25-30%,鎳氫電池的30-35%;快速充放電,1C充電30分鐘容量可以達到標稱容量的80%以上,磷鐵電池可以達到10分鐘充電到標稱容量的90%;充電效率高,工作溫度為-25 C至45
C,隨著電解液和正極的改進,期望能擴寬到-40 C至70
 C。鋰離子電池無環境污染,是綠色電池。
8 核心提示
鋰離子電池的優點和構成(二)
  鋰離子電池由正極材料、負極材料、隔膜、電解液和外殼組成。電解液是鋰離子電池的四大主要組成部分之一,是實現鋰離子在正負極遷移的媒介,對鋰電容量、工作溫度、循環效率以及安全性都有重要影響。通常電解液占電池重量和體積的比重分別為15%、32%,其對純度及雜質的含量要求非常高,生產過程中需要高純的原料以及必要的提純工藝。鋰離子電池對溶劑的要求有安全性、氧化穩定性、與負極的相容性、導電性等,總體要求溶劑具有較高的介電常數、較低的粘度等特征。溶劑由主溶劑和添加劑組成。隔膜是鋰電池中的關鍵內層組件。隔膜的主要作用:隔離正、負極,并使電池內部的電子不能自由穿過;能夠讓電解質液中的離子在正負極間自由通過。
9 核心提示未來鋰離子電池正極材料的發展方向
  鋰離子電池正極材料必須比能量高、比功率大、自放電少、價格低廉、使用壽命長、安全性好。因為能量越高,電動車續航里程越遠;功率越高,電動車加速、爬坡性能越好;電動車的安全性的決定因素;循環性越好,電動車壽命越長。在動力電池領域,錳酸鋰和磷酸鐵鋰是最有前途的正極材料。二者相對磷酸鐵鋰具有更強的價格優勢,具有優秀的熱穩定性和安全性。在通訊電池領域,三元素復合材料和鎳酸鋰是最有可能成為替代鈷酸鋰的正極材料。三元素相對鈷酸鋰具有比價優勢和更高的安全性,而鎳酸鋰容量更高。

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