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锂离子电池的发展前景

作者:高压电源网 日期:2016-05-18 10:51 出处:跌迁高压电源网 人气: 

一、锂荡子蓄电池有很多凸起的长处
  锂荡子电池是近几年出现的金属锂蓄电池的替代产品。锂荡子电池的负极为石墨晶体,正极平日为含锂的过渡金属氧化物。充电时,正极中锂原子电离成锂荡子和电子,并且锂荡子向负极活动与电子合成锂原子; 放电时,锂原子大年夜负极石墨晶体表琅绫擎电离成锂荡子和电子,并在正极处合成锂原子。锂荡子蓄电池重量轻,储能大年夜,功率大年夜,无污染,寿命长,自放电系数小,温度适应范围宽泛等很多凸起的长处。
二、成长锂荡子蓄电池技巧,必须解决安然性问题
      锂荡子动力电池的关键材料有如下四个方面:正极材料,负极材料,电解质材料和隔离膜。个中除隔离膜和电解质中的锂盐今朝仍依附国外进口外,其它关键材料,均己国产化。在单位重量和单位体储蓄储存能,充放电机能,实用温度范围,充放电次数等机能,均已达到国际指标。当前存在的问题是电池的一致性和安然问题。 copyright hvpsc.com
      对于电动自行车来说,用锰酸锂做正极材料的锂荡子蓄电池,已能足够包管其行驶的安然。如不雅再留意到国际市场上的锰的价格比钴的价格要低廉的很多。所以,在锂荡子蓄电池的推广和应用上,其安然机能的改良,反而可能使制造成本有所降低!
  当前,我国姑苏星恒公司研发的10Ah高能量型和7.5Ah高功率型锰酸锂荡子动力电池已经由过程美国UL安然测试,成为中国本土第一个经由过程UL认证的锂荡子动力电池,为该类电池进入国际市场铺平了门路。所谓UL安然测试包含以下6项内容:倍率放电测式,过充电测试,短路测试,热冲击测试,重物冲击测试和钉扎测试。
      我国还成长了一种具有自立常识产权的三氧化二铝外面润饰技巧,应用于改性尖晶石锰酸锂材料,已临盆出可逆容量达到107mAh/克的工业化产品。用这种正极材料制造的动力型锂荡子电池可以用30C的高倍率放电(即2分钟放完),轮回寿命可达1000次。这些指标均达到国际同类产品程度,是国内第一个可用于高功率锂荡子电池的材料,保障了电动汽车重大年夜专项中高功率锂荡子电池项目标顺利推动。

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      基于上述一些成就,可以认为,我国已能自立开辟出用量在50~80公斤以下,可实用于电动自行车,电动摩托车(包含高速电动摩托车),电油混淆动力车,油电混淆动力电动车,行驶距离在80公里以内的小型、轻型供高低班应用的家用电动小轿车的锂荡子蓄电池,并有足够好的安然行驶机能。
      大年夜上述国际、国内锂荡子蓄电池成长动素来看,可以认为这一技巧难题的完全解决已为期不远。我国在锂荡子电池方面的研究程度,已有多半指标跨越了USABC提出的2010年经久指标所规定的目标。我们将不难预期,全部难题将在3~5年内均获得彻调果断。问题是若何走向家当化,并在此基本上,进一步自力自立地开辟出合适我国国情的,知足国际市场需求的各类情势的电动车。四、一个极有欲望的前景:应用安然机能更好的磷酸铁锂做为正极材料。正交橄榄石构造的磷酸铁锂(LiFePO4)正极材料具有一系列长处:不含名贵元素,原料便宜,资本极大年夜丰富;工作电压适中(3.4V);平台特点好,电压极安稳(可与稳压电源媲美);理论容量大年夜(170mAh/g);构造稳定,安然机能极佳(O与P以强共价键牢凝集合,使材料很难析氧分化);高温机能和热稳定性明显优于已知的其它正极材料;轮回机能好;充电时体积缩小,与碳负极材料配应时的体积效应好;与大年夜多半电解液体系相容性好,储存机能好;无毒,为真正在绿色材料。 hvpsc.com
三、我国在“安然性”锂荡子蓄电池技巧方面已获得可以付治实际应用的进展
  在锂荡子蓄电池的负极材料的研发上,我国也有重要进展。据研究者黄学杰传授介绍:“今朝应用于商品锂荡子电池的石墨负极材料可逆容量均在300-340mAh/克。对此,我们开辟出纳米孔硬碳球、元宵构造复合负极材料,今朝复合负极材料的可逆容量已经达到600mAh/克。同时研制出石墨化纳米纤维导电添加剂,可以进步高功率电池的功率密度。
      纯电动车的应用者有一个极为存眷的问题:锂荡子蓄电池可否快速充电?据2005年3月23日《参考消息》报导:已有“纳米电池问世”。“内华达州一家公司研制出一种前景看好的充电电池,它只需6分钟就能充斥电,每次充电后的应用时光能达到今朝充电电池的10倍,使电池充电次数量高达到2万次,所供给的电流强度最大年夜能到如今的3倍。”其实,这一成长动向早已引起我国科技工作者的留意,已在瞎逡飓向大年夜事有关工作,并已获得某些初步结不雅。
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五、一个有待解决的可贵
      磷酸铁锂却存在一个关键技巧问题——电导率很低,不导电的材料若何能做正极材料?我国科技工作者进行理论计算猜测和摸索合成办法相结合。经由过程第一性道理计算,发明可以经由过程掺杂形成氧的空位,而进步导电性,大年夜而为材料合成指清楚明了偏向。我国已制备出可逆容量达160mAh/克的氧空位磷酸铁锂材料,充放电轮回500次后的容量未见衰减,特别是具备高倍率(10C)充放电才能。
      当前存在的最大年夜可贵是,锂荡子蓄电池所用隔离膜,未能有本质性的冲破。我国临盆锂荡子电池的各厂家,均依附于国外进口,其售价甚而占了临盆成本的20%以上!其实,锂荡子电池所用隔离膜并不是什么名贵材料,只是我国迄今在范围化临盆方面的技巧仍未过关!如不雅这一技巧可贵得以解决,我国锂荡子蓄电池的临盆成本,还能大年夜幅度降低。

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      锂荡子电池所用隔离膜为多孔膜,锂荡子大年夜微孔中经由过程;而燃料电池所用隔离膜为致密膜,质子大年夜聚合物的构造中经由过程。所以,锂荡子电池所用隔离膜,将比氢燃料电池所用隔离膜轻易解决。
比来我接到中科院大年夜连化物所研究察,化学学部沙国河院士一封来信:“是否可以建议科学部、发改委等对有关厂家,……赐与资金和政策上的支撑,在几年内建立一条以锰酸锂为基本的,重要为电动自行车用的锂动力电池临盆线,……并在电动自行车市场上占领必定份额。若能达到如许,我认为将是一个重大年夜冲破,在巨大年夜市场力的推动下,锂动力蓄电池的技巧和R当化必将获得更快成长”。
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