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[信息] 【后锂电池】锂电池正极材料,高电压化将能量密度提高至200Wh/kg以上

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laoztou 发表于 2013-2-25 21:05:31 | 显示全部楼层 |阅读模式
重量更轻,体积更小。单位重量内“能量密度”更大的电池。是世界各个厂家和科技人员,不断追求的目标!那么,不久的将来,就会有各种纯电动的飞行器出世!!!

电压化将能量密度提高至200Wh/kg以上


       在推进固溶体类正极材料基础研究的过程中,作为更接近实用水平的5V正极材料开发的是镍锰(Ni-Mn)类锂氧化物。虽然本届电池研讨会没有发表相关内容,不过在2012年10月举行的电气化学相关国际学会“PRiME2012”上,NEC采用将尖晶石型锰酸锂(LiMn
2
O
4
)的一部分换成镍的Li(Ni
0.5
Mn
1.5
)O
4
试制了单元并进行了发表。


       与原来的LiMn
2
O
4
相比电压可提高0.7V左右,因此单元的能量密度可由原来的约150Wh/kg提高约30%达到200Wh/kg以上。


       NEC除正极材料外,还新开发了耐高电压的含氟溶剂,抑制了在正极材料和电解液的界面产生的氧化分解。在组合使用Li(Ni
0.5
Mn
1.54
和石墨的单元试验中,在20℃的温度下进行500次充放电循环试验后,可维持初期容量的约80%。另外,在45℃的高温下进行相同的试验后,确保了约60%的容量维持率。


       另一方面,富士重工业着眼于组合使用Li(Ni
0.5
Mn
1.54
和石墨的单元在初期充电时的不可逆容量的抑制注10)。该公司以前就利用预掺杂锂离子电容器等采用的锂的技术。以前的预掺杂技术是在负极封装锂箔,锂箔与石墨的电位差较小,掺杂需要较长时间。


注10) 富士重工业以“采用预掺杂技术的锂离子充电电池的高能量密度化”为题发表了演讲[演讲序号:3C22]


       因此,富士重工业开发出了采用Li(Ni
0.5
Mn
1.54
时在正极侧封装锂箔,并预掺杂锂的技术。Li(Ni
0.5
Mn
1.54
的镍侧有锂,而锰侧无锂,利用镍侧与锰侧约2V的电位差可从正极侧掺杂锂。


       比较进行了预掺杂和未进行预掺杂的单元初期充放电容量发现,进行预掺杂后抵消了负极的不可逆容量,比容量提高27%(图15)。


NE121224nas16.jpg
图15:从正极预掺杂锂
富士重工业开发出了从正极预掺杂锂的技术。可以防止负极石墨的不可逆容量造成的容量降低。(图由《日经电子》根据富士重工业的资料制作)


       此外,富士重工业还与日本化学工业共同发表了将磷酸钒锂(Li
3
V
2
(PO
4
3
:以下称LVP)与高容量NCA(Li(Ni-Co-Al)O
2
)混合的LVP-NCA类正极材料注11)。


注11) 富士重工业以“采用磷酸钒锂的高容量高功率电池的开发”为题发表了演讲[演讲序号:3B16]


       富士重工业采用将LVP与NCA按重量比3:7混合的正极试制了17Ah的层压型单元(图16)。能量密度为190Wh/kg(373Wh/L),平均电压为3.64V,与仅采用NCA正极试制的单元具备基本相同的性能,同时大幅提高了输出特性。SOC较低时的输出特性尤为出色。富士重工业表示,通过改变混合比例,有望达到期望的输出特性。


NE121224nas17.jpg
图16:混合LVP提高NCA类正极材料的特性
富士重工业通过在NCA类正极材料中混合LVP,提高了输入输出特性。(图由《日经电子》根据富士重工业的资料制作)


       充放电循环特性方面,循环5000次后的容量维持率为LVP-NCA类70%,NCA类63%,通过混合LVP提高了寿命特性。

sypfunn 发表于 2013-2-28 14:13:47 | 显示全部楼层
感谢分享
hanjian3927 发表于 2014-1-22 01:19:47 | 显示全部楼层
读起来很费力啊。楼主应该顺便排排版
ivansoso 发表于 2015-9-21 05:30:01 | 显示全部楼层
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