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Trois directions de la percée de la technologie des batteries

2022-01-05

Actuellement, il existe trois directions révolutionnaires dans la technologie des batteries au lithium : les matériaux d'électrode positifs et négatifs, les électrolytes et les diaphragmes.

Matériaux d'anode :

Les matériaux de cathode de batterie au lithium comprennent principalement le cobaltate de lithium, le manganate de lithium, les matériaux ternaires nickel-manganèse-cobalt et le phosphate de fer et de lithium. Parmi eux, le phosphate de fer et de lithium aplusieurs autres matériaux n'ont pas les avantages potentiels de la durée de vie du cycle, de la sécurité et des coûts des matériaux, est considéré comme le matériau de cathode idéal.

Cathodematériaux:

Le matériau de la cathode est relativement peu technologique et utilise généralement du graphite comme cathode. Cependant, malgré la commercialisation réussie des matériaux de cathode en graphite, il existe toujours des faiblesses insurmontables dues à l'utilisation de carbone comme cathode. Parce que le graphite forme un film de passivation dans l'électrolyte, le film peut transférer des ions lithium mais provoque une perte d'énergie. De plus, lorsque la batterie est surchargée, du lithium métallique précipite à la surface de l'anode en graphite, ce qui conduit à un court-circuit. Au fur et à mesure que la température augmente, l'anode en graphite dans l'état noyé dans le lithium réagira d'abord de manière exothermique avec l'électrolyte, produisant éventuellement un gaz inflammable et une combustion. Par conséquent, le graphite n'est pas le matériau d'anode le plus idéal, et la recherche de matériaux d'anode sans carbone avec de meilleures performances est un problème important dans la recherche sur les batteries lithium-ion.

Bien que divers matériaux d'anode non carbonés aient été largement étudiés, en particulier ces dernières années, les matériaux nanostructurés non carbonanodes tels que les oxydes composites d'étain, les composés d'oxyde de titane et les composés de titanate, etc., ces matériaux ont encore de nombreux problèmes qui n'ont pas été résolus et ne peuvent toujours pas être utilisés en grande quantité et doivent continuellement améliorer les voies et les processus de production.

Électrolyte:

L'électrolyte joue un rôle dans la conduction des électrons entre les électrodes positives et négatives des batteries au lithium, et est la garantie pour les batteries lithium-ion d'obtenir une haute tension, une énergie spécifique élevée et d'autres avantages. L'électrolyte est généralement composé de solvant organique de haute pureté, de sel de lithium électrolytique, d'additifs nécessaires et d'autres matières premières, qui sont formulés dans un certain rapport sous certaines conditions.

Les principaux électrolytes utilisés dans les batteries au lithium sont le perchlorate de lithium et l'hexafluorophosphate de lithium. Cependant, la batterie en perchlorate de lithium n'est pas bonne à basse température, il y a un risque d'explosion, le Japon et les États-Unis ont interdit l'utilisation. Alors que la batterie en sel de lithium contenant du fluor a de bonnes performances, aucun risque d'explosion et une applicabilité élevée.

Diaphragme:

Le diaphragme joue un rôle dans les batteries au lithium pour empêcher le court-circuit des électrodes positives et négatives, et fournit un canal de transfert des ions lithium pendant la charge et la décharge des batteries au lithium. En bref, le diaphragme est un film plastique poreux. Cependant, il affecte directement la capacité, les performances de cyclage et les performances de sécurité de la batterie.

Le contenu technique élevé du diaphragme est dû à la difficulté de son processus de perçage. À l'heure actuelle, les produits courants du diaphragme au niveau international sont le film nanoporeux en polypropylène (PP) monocouche, le film nanoporeux en polyéthylène (PE) monocouche, le film nanoporeux composite à trois couches PP / PE / PP et d'autres types par étirement de précision transversal et longitudinal.

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