低温18650 3500
无磁低温18650 2200
过针刺低温18650 2200
低温磷酸3.2V 20Ah
21年专注锂电池定制

高压锂电池的为什么没有大规模推行 商业化难点在哪里?

钜大LARGE  |  点击量:339次  |  2023年07月13日  

随着全球多样化的发展,我们的生活也在不断变化着,包括我们接触的各种各样的电子产品,那么你一定不知道这些产品的一些组成,比如高压锂离子电池


随着用电设备对锂离子电池容量要求的不断提高,人们对锂离子电池能量密度提升的期望越来越高。特别是智能手机、平板电脑、笔记本电脑等各种便携设备,对体积小、待机时间长的锂离子电池提出了更高的要求。同样在其他用电设备,如:储能设备、电动工具、电动汽车等也在不断开发出质量更轻、体积更小、输出电压和功率密度更高的锂离子电池,所以发展高能量密度的锂离子电池是锂电池行业的重要研发方向。


高压电池是指电池电压比较相对于普通电池来说比较高的电池。根据电池电芯和电池组来可分为两种。从电池电芯的电压上来定义高压电池,这方面主要是针对锂电池,目前锂电池电芯电池的种类主要有高压锂电池电芯和低压锂电池电芯。


目前,锂钴氧化物作为一种高压阳极材料得到了广泛的研究和应用。该结构为非nafeo2型,更适合锂离子的插入和弹出。氧化钴锂的理论能量密度为274mAh/g,生产工艺简单,电化学性能稳定,市场占有率高。在实际应用中,只有部分锂离子可以被可逆地嵌入和喷出,实际能量密度约为167mAh/g(工作电压为4.35v)。提高工作电压可以显著提高能量密度。例如,将工作电压从4.2v提高到4.35v,可以使能量密度提高16%左右。


高压锂电池电芯能量密度比较高,安全性能要比低压低,但它的放电平台比较高,在同等容量下,在体积和重量方面,高压电池要比低压电池要轻些。


高电压锂离子电池随着电压的提升,在使用过程中某些安全性能会降低,因此在动力汽车上还没有批量使用。目前动力汽车所用电池正极材料主要还是以三元材料、磷酸铁锂为主。为了提升能量密度满足需求,一般选择811NCM和NCA等高镍正极材料、高容量硅碳负极或提高电池空间的利用率等方式来提升其能量密度和续航能力。


早前,美国西北太平洋国家实验室许武博士及其合作者基于之前提出的局部高浓度电解质(LHCE)的概念,进一步开发了三种新型的LHCE(AE001-AE003),其中以LiFSI为锂盐,有机碳酸盐(DMC,EC和VC)为溶解溶剂,以及1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)作为稀释溶剂,并在使用最先进的高压NMC811(2.8mAhcm-2)正极和商用Gr负极(3.5mAhcm-2)的电池中评估其性能。


研究表明,按照此方法制备的LHCE与Gr负极和NMC811正极均显示出优异的相容性,可在负极和正极表面上生成薄,均匀且坚固的钝化膜(SEI和CEI),以防止电解质连续电化学分解以及过渡金属溶解。因此,在LiFSI-DMC-EC-TTELHCE中,具有高压(4.4V)的LIBs无论是在高温还是室温中循环和倍率性能大幅度提高,以及同时在低温下的优异性能。更重要的是,这项工作证实了不是电解质的电导率和粘度,而是SEI和CEI控制着LIBs快速充放电和低温性能。因此,这项工作代表了一条在宽温度范围内实现高压LIBs快速充放电的可行途径。


电流高电压对钴酸锂材料被用在高能量密度电池,如高端手机电池制造商越来越高的电池性能的要求,重要体现在需求更高的能量密度,如碳要求4.35V电池阴极的能量密度大约660wh/L,4.4V的电池已达到约740wh/L,这要阳极材料具有较高的压实密度,较高的空体积,以及材料在高压和高压下的结构有较好的稳定性。但氧化钴锂电极材料存在钴资源匮乏、价格昂贵、钴离子具有一定毒性等缺点,限制了其在动力锂电池中的广泛应用。


高压电池和低压电池在放电倍率方面来说,高压锂电池要比低压锂电池放电倍率更高,动力更强,因此高压电池电芯理论上来说应该比较适合应用在需要高倍率放电的产品设备上,才能更好的发挥其优势。


在研究设计过程中,一定会有这样或者那样的问题,这就需要我们的科研工作者在设计过程中不断总结经验,这样才能促进产品的不断革新。永恒的能源,孜然学术


钜大锂电,22年专注锂电池定制

钜大核心技术能力