怎样提高锂离子电池的能量密度?
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2021-03-08 14:47 更新 水轮机 •  1067
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锂离子电池一般由正极、负极、隔膜、电解液和结构件组成,因此提高锂离子电池的能量密度也要从这几个方面入手:提升活性物质的单位质量/体积的比能量;.压缩非活性物质所占的质量/体积比例;以及减少/弥补成膜损失。

首先自然是正极材料,这也是划分锂离子电池种类的一个重要依据,不同材料的可逆比容量和压实密度不同,制成的电池能量密度也不同,例如钴酸锂正极的电池能量密度就比磷酸锂铁的电池能量密度要大。此后的正极可能会在现有材料的基础上进行元素比例微调,改善加工工艺,进行掺杂或者包覆优化,进而提升压实密度,提高应用电压,提高容量(例如三元锂电池)。 此外也有必要提高负极材料的压实密度,目前负极材料常用的是人造石墨,以后可以使用压实密度更小的负极材料,例如:石墨烯,或者向负极中掺杂硅。

然后就是电解液,理论上电解液不会被消耗的,因为电解液不参与反应,只是起到一个媒介的作用,正负极间的离子通过电解液进行扩散,但是实际上由于种种原因,比如SEI膜和正极氧化等原因,都会造成电解液分解,导致电解液在实际上是持续消耗的,因此电池内一般都会有过量的电解液,这也是限制锂离子电池能量密度的一个原因,如果能减少电解液的损失,同时还能保证电池的性能,这样就可以减少电解液的量了,这样就可以提高电池的能量密度。因此需要对电解液溶剂体系和电解液添加剂体系进行改进,提高电解液的稳定性。

另外对电芯的形状包装等进行合理的设计也可以提高能量密度,电芯可以理解为不含有保护电路和外壳的电池,电芯的软包装就是用铝替代钢等材料,减少了电芯的重量。或者不改变重量,提高活性物质在锂离子电池中所占的比重,减少结构件等非活性材料的比重,比如增大电芯直径,减少隔膜的厚度。(但这样又容易造成安全性问题) 锂离子电池原理图

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2021-03-08 17:52 更新 侧卫 •  5763