Saltul de performanță al celulelor bateriei cu litiu s -a bazat întotdeauna pe descoperiri continue în tehnologia materială. Inovația în materialele cu electrod pozitiv, materialele cu electrozi negativi, separatoarele și electroliții de către cercetarea științifică și industria globală determină evoluția celulelor bateriei către o densitate energetică mai mare, o durată de viață mai lungă și o siguranță mai bună. Această inovație a materialelor cu lanț complet oferă forța motrice a noilor vehicule energetice, depozitarea energiei și alte câmpuri.
1 Material electrod pozitiv: echilibrarea capacității și stabilității ridicate
Traseul „mare ternar” al Chinei continuă să se despartă. Materialul cu electrod pozitiv NCM911 (cu un conținut de nichel de 90%) dezvoltat de o anumită întreprindere are o capacitate specifică de 220mAh/g, care este cu 10% mai mare decât NCM811, iar densitatea energetică a celulei bateriei depășește 800Wh/L. Prin procesul „monocristalin+acoperire”: particulele secundare sunt rupte în cristale unice (mărimea particulelor 3 μm), iar suprafața este acoperită cu o peliculă subțire Lipo3 (grosime 2Nm). După 500 de cicluri, rata de retenție a capacității atinge 90%, rezolvând problema prăbușirii structurale în materialele mari de nichel. Într -o baterie de vehicule electrice -}, acest material permite o autonomie de peste 1000 de kilometri.
Inovația catodilor fără cobalt din Statele Unite reduce costurile. Electrodul pozitiv de fosfat de fier de litiu mangan (LMFP) dezvoltat de Tesla și -a mărit capacitatea specifică de la 170mAh/g de LFP la 190mAh/g prin dopaj cu elementul de mangan (conținut de 20%), în timp ce crește platforma de tensiune cu 0,2V. Procesul său „Liquid - sinteză de fază” reduce costurile materiale cu 30% în comparație cu NCM și nu conține element de cobalt (pentru a evita riscurile de resurse). Testele au arătat că celulele care utilizează LMFP au o rată de retenție a capacității de 85% la - 20 grade, care este cu 15% mai mare decât LFP și potrivită pentru scenarii de temperatură scăzută.
2 Material cu electrod negativ: sosirea siliciului - ERA bazată pe
Descoperirea comercială a Japoniei în „Silicon Carbon Composites”. Electrodul negativ de carbon de siliciu dezvoltat de Panasonic (cu un conținut de siliciu de 20%) are o capacitate specifică de 600mAh/g, care este de 1,5 ori mai mare decât a electrozilor negativi de grafit și crește densitatea energetică a celulelor bateriei cu 20%. Prin proiectarea „particulelor de siliciu nano+acoperire de carbon”: dimensiunea particulelor de siliciu este controlată la 50 nm (pentru a evita expansiunea și fragmentarea volumului), iar suprafața este acoperită cu un strat de carbon dur (grosime 5nm). După 200 de cicluri, rata de retenție a capacității atinge 85%. Electrodul negativ a fost aplicat pe o anumită baterie de vehicule electrice, obținând o densitate energetică de 300Wh/kg în pachetul de baterii.
„Electrodul negativ bazat pe titan” din Europa se concentrează pe siguranță. Electrodul negativ al Titanatului de Litiu (LTO) al unei companii germane are zero caracteristici de tulpină (rata de schimbare a volumului<1%), with a cycle life exceeding 30000 times, which is 10 times that of graphite. Although the specific capacity is only 175mAh/g (lower than graphite), it can be fully charged to 80% in 10 minutes at a high rate of 10C, and can still function normally at -40 ℃. In energy storage cells, the LTO negative electrode extends the system's cycle life to 15 years, which is twice as long as traditional cells and suitable for grid level energy storage scenarios.
3 diafragmă și electrolit: garanție invizibilă a siguranței și conductivității
„Membrana acoperită” din Coreea de Sud îmbunătățește rezistența la temperaturi ridicate. Diafragma acoperită cu ceramică a LG Chem (substrat PP, acoperită cu o grosime AL ₂ O3 de 3 μm) a îmbunătățit rezistența la temperatură de la 160 de grade la 200 de grade, cu o rezistență la puncție de 300GF, care este cu 50% mai mare decât diafragmele obișnuite. În testul termic de fugă, diafragma poate întârzia timpul de scurtcircuit al celulei bateriei la 15 minute, cumpărând timp pentru răspunsul de siguranță al sistemului de baterii. Proiectarea sa „nanopore” (cu o dimensiune a porilor de 0,1 μm) crește conductivitatea ionică cu 10% și reduce rezistența internă a celulei bateriei.
„Electrolitul ignifug” din China depășește punctele de durere de siguranță. Electrolitul „LiFSI+Fosfat” dezvoltat de o anumită întreprindere, cu adăugarea de 10% retardant de flacără (ester fosfat de trietil), crește punctul de aprindere al electrolitului de la 180 de grade la 300 grade, fără a afecta conductivitatea ionică (menținând 10ms/CM). În testul de puncție a acului, celulele bateriei folosind acest electrolit doar fum și nu explodează și au trecut certificarea UL94 V -} 0. În același timp, electrolitul permite celulei bateriei să mențină o rată de retenție a capacității de 70% la -30 grade, extinzând limitele aplicațiilor la temperaturi scăzute.
Inovația materială a celulelor bateriei cu litiu trece de la „optimizarea unui singur material” la „colaborarea completă a sistemului”. În viitor, odată cu maturitatea solidului - electroliți de stare (conductivitatea ionică care depășește 10 ⁻ s/cm) și electrozii rari de metal fără metale, celulele bateriei vor atinge obiectivul final al „densității energetice de 1000Wh/L+Cicl