Wat zijn de volwassen technologieën voor lithium-ionbatterijen?

1. Volledige levensduur2+
Vloeibare lithium-ionbatterijen worden momenteel op de markt gebruikt en worden daarom ook wel vloeibare lithium-ionbatterijen genoemd. Kortom, het is een volledig solid-state lithium-ionbatterij. Alle componenten zijn vast en vaste elektrolyten vervangen de vloeibare elektrolyten en scheiders van traditionele lithium-ionbatterijen.
Vergeleken met vloeibare lithium-ionbatterijen hebben volledig vaste elektrolyten de volgende voordelen: ze hebben een zeer goede veiligheid en hittebestendigheid en kunnen lange tijd werken in het bereik van 60-120 graden. Breed elektrochemisch venster, tot 5 V, kan worden gecombineerd met hoogspanningsmaterialen; alleen lithiumionen, geen elektronen; heeft een eenvoudig koelsysteem en een hoge koeldichtheid; geschikt voor ultradunne en flexibele batterijen. Maar de tekortkomingen zijn ook duidelijk: de batterij heeft een lage geleidbaarheid per oppervlakte-eenheid, een laag specifiek vermogen bij kamertemperatuur en hoge kosten. Batterijen met een grote capaciteit zijn moeilijk te industrialiseren.
De vermogensdichtheid, cyclusstabiliteit, veiligheidsprestaties, prestaties bij hoge en lage temperaturen en levensduur van volledig vaste lithium-ionbatterijen hangen nauw samen met de prestaties van het elektrolytmateriaal. Vaste elektrolyten kunnen worden onderverdeeld in polymeerelektrolyten (meestal samengesteld uit PEO, LiTFSI, enz.) en anorganische elektrolyten (zoals oxiden en sulfiden). All-solid-state batterijtechnologie wordt beschouwd als de sleutel tot de volgende ontwikkeling. Naarmate de technologie zich verder ontwikkelt, zullen alle problemen opgelost worden.

2. Batterij met hoge energiedichtheid van ternair materiaal
Met de ontwikkeling van lithium-ionbatterijtechnologie met hoge energiedichtheid hebben ternaire kathodematerialen brede aandacht getrokken. Ternaire kathodematerialen worden veel gebruikt op het gebied van energieopslag vanwege hun hoge specifieke capaciteit, goede cyclusstabiliteit en lage kosten. De energiedichtheid van het ternaire kathodemateriaal kan effectief worden verhoogd door de spanning van de batterij en het gehalte aan nikkelelementen in het materiaal te verhogen.
Theoretisch hebben ternaire materialen natuurlijke voordelen bij hoogspanning: de standaardwaarde van ternaire kathodematerialen is 4,35 V. Bij deze waarde kunnen ternaire materialen ook een goede cyclusstabiliteit behouden. Wanneer de laadspanning toeneemt tot 4,5 V, kan de capaciteit van het (333, 442) symmetrische materiaal 190 bereiken, en zijn de cyclusprestaties ook goed, terwijl de cyclusprestaties van (532) iets slechter zijn; wanneer de spanning 4,6 V bereikt, begint het ternaire materiaal te verslechteren en wordt de zwelling ernstiger. Momenteel wordt de praktische toepassing van ternaire hoogspanningskathodematerialen beperkt door de hoogspanningselektrolyt.
By increasing the Ni content to increase the energy density of the ternary system, high Ni ternary systems are currently commonly used, that is, high Ni ternary systems with Ni mole fraction >0.6. Dit systeem heeft de voordelen van een hoge specifieke capaciteit en lage kosten, maar kent opslagproblemen. Lithium heeft problemen zoals een zwak vermogen en een slechte thermische stabiliteit. Daarom is het aanpassen ervan een effectieve manier om de prestaties ervan te verbeteren. Micronanogrootte en morfologie zijn belangrijke factoren die de prestaties van ternaire kathodes met een hoog Ni-gehalte bepalen. Bestaand onderzoek verkrijgt voornamelijk bolvormige deeltjes van kleine omvang en een hoog specifiek oppervlak door uniforme dispersie op het elektrodeoppervlak.