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硅负极凭借着高容量的优势成为了目前最为成功的高容量负极材料,也是下一代高比能电池的首选负极材料,但是硅材料还面临着循环性能差、体积膨胀大等问题。因此一般而言,在针对硅负极开发的电解液中都会添加一些能够促进成膜的添加剂,帮助形成更加稳定的SEI膜,从而提高电池的循环性能,而FEC是常用的成膜添加剂。
锂离子电池性能依赖于电池极片各组分的成分和性质,包括电活性物质、导电剂、粘结剂等。电极制备工艺决定电极的微观形貌,也是非常重要的。电极制备技术的进步不仅可以降低电池生产成本,而且可以提升电池容量和循环稳定性。
自上个世纪90年代,锂离子电池被发明以来,石墨类负极一直牢牢占据着主流锂离子电池负极材料的地位,这不仅得益于石墨负极优良的电化学性能,还得益于石墨广泛的储量,低廉的价格,虽然近年来新型的Si材料负极快速崛起,仍然难以撼动石墨类材料在锂离子电池界的地位。
锂离子电池的性能受到动力学特性影响比较大,由于Li+在嵌入到石墨材料中时需要首先进行去溶剂化,这需要消耗一定的能量,阻碍了Li+扩散到石墨内部。而相反的Li+在脱出石墨材料进入到溶液中,会首先发生溶剂化过程,而溶剂化过程不需要消耗能量,Li+可以快速的脱出石墨,因此也就导致了石墨材料的充电接受能力要明显差于放电接受能力。
锂离子电池已经成为便携式移动设备的标配电源,并且近年来在电动汽车和储能市场发展迅猛。对电池的安全性,能量密度,功率密度,可靠性和循环寿命的要求也不断提高,而锂离子电池性能受到众多因素的影响,不仅仅包括电池设计、原材料、工艺水平、设备精度等方面,还包括环境因素,比如温度、洁净度和水分。即使少量的杂质也会对锂离子电池的循环稳定性和安全性造成不利影响
对于动力电池而言,安全性和电性能同样重要。在电动汽车使用过程中如果发生碰撞等高能量事故,可能会导致锂离子电池发生严重的形变,从而造成锂离子电池发生内部短路等严重的安全问题。
隔膜是锂离子电池的重要组成部分,传统的聚合隔膜主要具有两个功能,第一个是电子绝缘,即保证锂离子电池正负极之间实现电子绝缘,防止短路的发生。第二个功能是导通离子,一般而言传统的隔膜都具有多孔结构,电解液能够渗入隔膜的内部,使得离子能够穿过隔膜,实现离子导通。
相比于传统的铅酸电池,锂离子电池最大的不同点在于其电势要明显高于水的稳定电压范围,传统的水溶液电解液无法应用在锂离子电池中,因此人们开发了有机电解液体系,使得锂离子电池能够在高电压下稳定的工作。
锂辉电池工程师们从锂电池原理方面来阐述一下为什么锂电池不适合快充?锂电池的快充问题需要从两个层次进行分析,从电芯层面而言,锂电池的倍率性能一方面受到正极/负极/电解液等材料搭配体系本征传输特性的制约,另一方面极片工艺和电芯结构设计也对倍率性能有较大影响。
基于Li4Ti5O12材料的电池因为高安全性、快速充电等特性,具有非常好的影响前景,但是使用LTO材料的电池也面临着产气较多的问题,关于LTO材料的产气机理目前有多种观点,其中一种人们认为吸附的水分和电解液中的路易斯酸导致产气增加。
在现实生活中,人们在新手机入手或其它的数码类产品的时候总想着要经过两三次的满充满放。这样的手机使用时间更长。而事实往往相反,因为现在的手机所使用的都是锂离子电池,所以不存在着这些问题。美国一位电子工程师“TomHartley”说过,“锂电池放电放得越尽,电池的损耗也就越大,锂电池最好是处于电量的中间状态,那样的话电池寿命最长”。
最近一篇关于三星石墨烯电池文章甚嚣尘上,其实这已经不是所谓的“石墨烯”电池第一次进入人们的视野了,此前就有关于华为“石墨烯”电池的报道,只不过最后都证明,这只是借“石墨烯”的一场炒作,只是资本吸引人们眼球的策略。
高镍NCA材料是近年来新兴的一种高容量的正极材料,凭借着高容量(可达200mAh/g)的特性,已经在高比能锂离子电池领域取得了一席之地,目前能够与之竞争的只有高镍的NCM811材料。
世界各地的科研人员对石墨烯报以巨大的研究热情,一方面集中于其独特的结构和优异的性质,另一方面则是聚焦于其对社会生产生活方式的改进甚至是颠覆性的应用潜力。
锂离子电池的正负极活性物质是颗粒状,因此锂离子电池的电极内部也存在着众多微小的弯曲孔道,在充放电的过程中锂离子从一侧电极脱出,扩散到另一侧电极附近,从这些曲折的通道扩散到电极的内部,然后与活性物质颗粒反应,嵌入到活性物质颗粒内部,这一特点就导致了充放电的过程中由于Li+扩散速度的限制产生浓差极化,导致嵌锂过程在整个电极内部分布并不均匀,特别是对于正极,由于正极材料的导电性较差,更容易使得部分接触较差的颗粒发生嵌锂不均匀的现象。