Cómo mejorar la densidad energética.

La densidad energética es el mayor obstáculo para el desarrollo de las actuales baterías de iones de litio. Ya sean teléfonos móviles o automóviles eléctricos, la gente espera que la densidad de energía de la batería pueda alcanzar un nuevo nivel, lo que hace que la duración de la batería del producto o de la gama de productos ya no sea el principal factor preocupante.

En vista de que la situación de la densidad de energía se convierte en cuellos de botella, todos los países del mundo deben formular objetivos políticos relevantes para la industria de las baterías, y se espera que lideren un avance significativo en la industria de las baterías en términos de densidad de energía. EE. UU., Japón y otros países en el año 2020. Los objetivos establecidos por el gobierno o el grupo industrial, básicamente apuntan a 300 wh/kg, esa cifra, sobre la base del aumento actual, es cercana a 1 veces. El objetivo a largo plazo para 2030, 500 wh/kg, o incluso 700 wh/kg, la industria de las baterías debe lograr un gran avance en el sistema químico, si ha sido posible lograr este objetivo.

Hay muchos factores que pueden influir en la densidad de energía de la batería de iones de litio, el sistema químico existente y la estructura de la batería de iones de litio , en concreto, ¿cuáles son los límites obvios?

Analizamos anteriormente, y lo que actúa como portador de energía es en realidad la batería de litio; otras sustancias son "residuos", pero para obtener un portador de energía estable, persistente y seguro, los "residuos" son indispensables. Por ejemplo, una pieza de batería de iones de litio, el litio supera el promedio de calidad en un poco más del 1%, el 99% restante de los ingredientes no tienen la función de almacenamiento de energía de otras sustancias. Las famosas palabras de Edison, el éxito es 99% transpiración más 1% inspiración, parece que en todas partes todo ah, el 1% son rojos, el 99% restante son hojas verdes, que no lo son.

Entonces, para mejorar la densidad de energía, lo primero que pensamos es en aumentar la proporción de litio, al mismo tiempo para aprovechar al máximo la mayor cantidad posible de iones de litio que salen del ánodo, se mueven al cátodo y luego tienen que ser eliminados. Cuente desde el cátodo el retorno original al positivo (nada menos), el ciclo de transporte de energía.

1. Mejorar la proporción positiva de material activo

Para mejorar la proporción positiva de material activo, principalmente para mejorar la proporción de litio, en el mismo sistema químico, el contenido de litio (en igualdad de condiciones), la densidad de energía también puede tener la correspondiente ascensión. Entonces, bajo un cierto límite de tamaño y peso, esperamos que el material activo positivo, un poco más.

2. Mejorar la proporción del material activo del cátodo.

Esto es para cooperar con el aumento del material activo positivo, se necesita más material activo negativo para adaptarse a la energía almacenada de iones de litio nadada. Si el material activo del cátodo no es suficiente, se producirá una deposición adicional de iones de litio en la superficie del cátodo, en lugar de incrustarse en el interior, lo que provocará una reacción química irreversible y una atenuación de la capacidad de la batería.

3. Mejorar el material del ánodo de capacidad de almacenamiento específica (g)

Existe un límite de material activo positivo contabilizado, no ilimitado. Bajo la condición de la cantidad de material activo positivo, solo la mayor cantidad posible de iones de litio del positivo para despegar del incrustado debe participar en reacciones químicas, para mejorar la densidad de energía. Por lo tanto, esperamos poder eliminar los iones de litio incorporados en relación con la proporción positiva de material activo que es mayor y la calidad del índice de capacidad específica más alto.

Esta es la razón por la que estudiamos y elegimos diferentes materiales de ánodo, desde litio ácido de cobalto hasta fosfato de hierro y litio, y luego hasta material de tres yuanes, para lograr la meta.

Ya se ha analizado, el litio ácido cobalto puede alcanzar 137 mAh/g, y los valores reales de litio ácido manganeso-fosfato de hierro son alrededor de 120 mAh/g, el níquel cobalto manganeso tres yuanes puede alcanzar 180 mah/g. Si desea volver a ascender, necesita investigar nuevos materiales de ánodo y el progreso de la industrialización.

4. Mejorar la capacidad específica de los materiales anódicos.

Relativamente, la capacidad específica de los materiales del ánodo no es la densidad de energía de la batería de iones de litio es el principal cuello de botella, pero si se mejora aún más la capacidad específica, de los negativos significa que los materiales de los electrodos menos negativos por la calidad, pueden acomodar más iones de litio, logrando así los objetivos. de la densidad de energía ascendente.

Con los materiales de carbono de cátodo de grafito, la capacidad específica teórica es de 372 mAh/g, sobre la base de la investigación de materiales de carbono duro y materiales de nanocarbono, la capacidad específica se puede aumentar a más de 600 mah/g. Los materiales de ánodo a base de estaño y silicio también pueden aumentar la capacidad específica del ánodo a un nivel muy alto, esta es la dirección del punto caliente de investigación actual.

5. Pérdida de peso y adelgazamiento

Además del material activo positivo y negativo, el electrolito, la película aislante, el adhesivo, el agente conductor, la recolección de fluido, la matriz, el material de la carcasa, etc., todas las baterías de iones de litio son "peso muerto", representadas alrededor 40% del peso total de la batería. Si se puede reducir el peso del material, no afecta el rendimiento de la batería al mismo tiempo, también se puede mejorar la densidad de energía de las baterías de iones de litio.