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锂电材料不断产生 锂电池未来会更精彩
近日,2019年诺贝尔化学奖颁给了美国德州大学奥斯汀分校约翰·古迪纳夫、美国纽约州立大学宾汉姆分校斯坦利·威廷汉和日本旭化成株式会社吉野彰三人,以表彰他们对锂离子电池研发的贡献。那么,锂电池是如何研发出来的?未来的发展将会怎样?
1 没有锂电池就没有移动智能生活
我们早已生活在一个“可充电的世界”,但真正带来电子设备便携化,开启了现代移动生活的则是锂电池。可以说,如果没有锂电池,就没有我们现在的移动智能生活。
锂电池因重量轻、可充电、功能强大且便携,被广泛应用于从手机到笔记本电脑等各个领域。它在全球范围内用于为便携式电子设备供电,我们使用这些便携式电子设备通讯、工作、学习和娱乐。
锂电池还促进了长续航电动汽车的开发以及来自可再生能源(例如太阳能和风能)的能量存储,为实现一个无线(可移动)、无化石燃料的社会打下基石。可以说,锂离子电池作为能源存储器件,彻底地改变了人类的生活。
此次诺贝尔化学奖授予三位锂电领域的科学家,是对每一位为锂电池从无到有、从实验室走向商业化做出贡献的锂电从业者的认可,是对仍在从事锂电研究和志在继续推动清洁、便携社会发展的人们的激励。
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扣式电池的充放电模式
包括恒流充电、恒压充电、恒流放电、恒阻放电、混合式充放电以及阶跃式等不同模式充放电。实验室中常采用恒流充电(CC)、恒流-恒压充电(CC-CV)、恒压充电(CV)、恒流放电(DC)对电池充放电行为进行测试分析,而阶跃式充放电模式则多用于直流内阻、极化和扩散阻抗性能的测试。考虑到活性材料的含量以及极片尺寸对测试电流的影响,恒流充电中常以电流密度形式出现,如mA/g(单位活性物质质量的电流)、mA/cm2(单位极片面积的电流)。充放电电流的大小常采用充放电倍率来表示,即:充放电倍率(C)=充放电电流(mA)/额定容量(mA·h),如额定容量为1000 mA·h的电池以500 mA的电流充放电,则充放电倍率为0.5 C。目前电动汽车用锂离子电池已发布使用的行业标准QCT/743—2006中指出锂离子通用的充放电电流为C/3,因此含C/3 的充放电行为测试也常出现在实验室锂离子电池充放电测试中。
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纽扣电池封口机
电动扣式封口机实验设备主要应用于实验室电池材料研发的样本制作进行纽扣电池,电容器科研封口,也可用于工厂少批量试产。采用电动方式省力,配置不同的模具还可用于干粉压片,湿粉压片,压制成型,铆接等作业。
配置模具:
标准配置可用于20系列扣式电池。也可更换部分模具配件后封装2450、2430等扣式电池﹑拆卸模具。
主要特点:
1.触摸屏操作,参数易设置,自动程度高;
2.可设置﹑显示封口压力值。
3.手套箱Φ360过渡仓如无障碍物(滑板),可直接从过渡仓通过,体积小,操作方便;
4.采用电动式驱动,电池封口无振动,无漏液;
5.精密的模具设计保证封口成型的精确可靠,牢固的钢结构设计,使用稳定安全;
6.体积小,操作方便,可置于手套箱内操作;
7.外形美观,维护简便具有体积小,操作方便,成型精确等优点;
锂电池加速成长!四大材料大有可为
从中国汽车工业协会获悉,11月,新能源汽车产销量同比双双增长,动力电池的产量同样也增长。
数据显示,11月新能源汽车产销分别完成19.8万辆和20万辆,同比分别增长75.1%和104.9%,其单月产销第5次刷新了当月历史记录;动力电池产量共计12.7GWh,同比增长40.7%,环比增长29.1%。累计方面,1-11月,我国动力电池产量累计68.3GWh,同比累计下降13.8%。
从细分产品来看,2020年11月,三元电池产量7.3GWh,占总产量57.3%,同比增长35.6%,环比增长32.1%;磷酸铁锂电池产量5.4GWh,占总产量42.5%,同比增长49.3%,环比增长25.1%。
锂电池的应用场景主要分为三类:消费类(消费电子、电动工具等)、动力类(电动汽车)、储能类(通信基站备用电源、电力电网储能、家庭电力储能等)。消费类中,由于钴酸锂LCO的能量密度、成本(采用的贵金属钴多),对电池价格并不敏感的消费电子多数使用钴酸锂LCO。在动力类领域,2009-2016年间,磷酸铁锂LFP凭借着低成本、高安全性,成为乘用车领域(即9座以下)、商用车领域(9座以上,或以载货为主要目的)的主流选择。
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钠-氯化镍(Zebra)电池
钠-氯化镍(Zebra )电池(以下称Zebra 电池)是以钠离子传导的b²-Al2O3固体电解质构成的一种新型高能电池,它与同一电池体系中先前已研发的钠-硫电池(以下称NaS电池)有着千丝万缕的关系, Zebra 电池实际上就是在NaS电池研制基础上发展起来的。所谓Zebra即Zero emission battery research activity的缩写,表示其为一种零排放无污染的绿色电源。电池制备过程无液态钠操作麻烦,比较简单、安全。因其制备通常都在放电状态,即用镍和氯化钠作为正极材料,通过较早次充电在负极产生钠金属;
电池连接可以任意方式进行串并联排列组合,即使当电池组内部发生少量电池损坏时(一般<电池总数的5%)无需更换,仍可继续工作。因其发生损坏时由于正负极直接接触反应生成铝而形成电池内部短路呈导通状态所致;电池能承受反复多次冷热循环。据早期报导,电池在进行了100次冷热循环后,无容量和寿命衰退的迹象发现。因其正极的镍基混合物具有比b²-Al2O3陶瓷管高的热膨胀系数,所以在冷却固化时会收缩脱离b²-Al2O3管,无应力产生的问题。
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华为展示锂电池新技术:循环使用多次寿命不减、容量密度飙升
厂商们仍在不断探索,以优化锂电池的性能和寿命。日前,华为一项与锂离子电池有关的新**被国家知识产权局公开。
据悉,该**名为 “一种锂离子电池用导电粘结剂及其制备方法、锂离子电池电极极片及制备方法和锂离子电池”。
依照相关描述内容,粘结剂使用聚乙烯醇、聚乙二醇、聚苯乙烯、淀粉、海藻酸钠等,石墨烯作为导电材料,图中1为硅颗粒,2为石墨烯,3为粘结剂。
依照**制备的两种扣式原型电池,在经过50次循环之后,容量保持率均达到 90%以上,放电效率分别为97%、98%,可谓高效。
华为在**中表示,本发明实施例制备得到的锂离子电池用导电粘结剂可以有效缓冲充放电过程中活性材料的体积变化带来的负面影响,提高电池的循环特性,且该锂离子电池用导电粘结剂同时作为导电剂和粘结剂,可提高正负极嵌锂活性物质含量,进而提升电芯能量密度。
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