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分析锂电池发展的矛盾对立面

钜大LARGE  |  点击量:411次  |  2022年06月20日  

锂离子电池的发展是对立的


在锂离子电池的发展过程中,双方的冲突一直相伴而生。没有一方,另一方就不可能存在。在锂离子电池领域,也存在着许多零和对立的情况,我们不禁对在两者之间做出艰难选择所涉及的悖论感到惊讶。


聚合物锂离子电池


1.电池的能量密度与电池性能之间的对立


容量是电池的首要性能,能量密度是几乎所有电池设计中首先考虑的因素。当设计的能量密度增大时,电池必须选择较薄的薄膜,材料还要在极限压实和表面密度下使用。一方面,这样的限制设计会新增电池吸收和滚动的难度,从而影响电池的循环性能;另一方面,铝塑膜越薄,材料的能量密度越高,安全性能越差。


2.锂离子电池的注液量与加工性能相反


提高注液量对单细胞的性能是有利的,也是无害的。然而,当液体喷射量大,处理单元的性能将明显下降,和困难等问题真空吸附液体注射后,细胞的爆炸压力在冷热压和夹具烘焙,甚至没有密封软细胞脱气后会跟进。


3.生产效率和产品产量


关于生产,目标是新增产量或效率。更高的效率意味着生产过程中更短的工艺周期和更短的加工时间,这往往会导致产品性能的下降。有趣的是,生产中遇到的许多质量问题都可以通过降低生产效率,新增加工时间的方法来改善。如遇到涂层开裂的过程中可以同时穿过降低温度和速度提高,半自动绕组变形可以很容易地通过卷绕速度慢,速度快绕组改善第一,到效果不佳时形成的SEI膜可以提高通过减少收费比率,夹在烘焙电池延长发酵时间和电池在扩展常温下时间来改善之前,等等。


锂离子电池的负极克容量与膨胀相反


硅基材料是未来阴极材料的一种选择。但与此同时,充放电过程中的过度膨胀是其无法推广的重要限制。当石墨与锂嵌在一起时,锂离子嵌在石墨层的中间。它的状态类似于两层棉被和一些小玻璃球。变形一定要小,锂容量不能太高。


5.锂离子电池正能量与安全性


能量越高,物质越不安全。当材料的能量较高时,意味着充电后的脱附量较大,结构变化较大,因此更不稳定。例如,酸钻组充满电后,会有更多的4价钻,这新增了正极的氧化,co02-1(钴酸?)作为钴酸键的骨架。该结构被破坏,使阴极材料更容易分解,因此不安全。但是,当材料的能量较低时,充电后化学键损失较少,这样可以更好地保护材料本身的结构,提高安全性。当磷酸铁键被完全荷电时,磷酸基作为骨架结构,占整个分子的很大比例,不会被破坏,分子结构也不会被破坏,因此其安全性自然更高。正如负gramplay与膨胀的表观相关关系由材料结构决定,正gramplay与安全的表观负相关关系由材料结构决定。


电池材料、设计、制造工艺等是一个统一的整体,相互联系,衍生出最基本的理论基础。在电池的设计中,不可防止地要注意其中一个而忽略另一个。矛盾的双方绝对不可能同时达到最优。最好是找到最优平衡点,或者选择他们更关注的方向作为首选参考方向。

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