Výkonný skok lithiových bateriových článků se vždy spoléhal na nepřetržité průlomy v materiální technologii. Inovace v pozitivních elektrodových materiálech, negativních elektrodových materiálech, separátorech a elektrolytech globálním vědeckým výzkumem a průmyslem vede vývoj bateriových článků směrem k vyšší hustotě energie, delší životnost cyklu a lepší bezpečnost. Tato inovace s plným řetězcem materiálu poskytuje základní hnací sílu pro nová energetická vozidla, skladování energie a další pole.
1 Pozitivní materiál elektrody: Vyvážení vysoké kapacity a stability
Čínská trasa „High nickel Ternary“ se neustále prochází. Pozitivní elektrodový materiál NCM911 (s obsahem niklu 90%) vyvinutý určitým podnikem má specifickou kapacitu 220 mAh/g, což je o 10% vyšší než NCM811 a energie baterie přesahuje 800WH/l. Prostřednictvím procesu „monocrystalin+povlak“: sekundární částice jsou rozděleny na jedno krystaly (velikost částic 3 μm) a povrch je potažen tenkým filmem Lipo3 (tloušťka 2nm). Po 500 cyklech dosáhne míry zadržování kapacity 90%, což vyřeší problém strukturálního kolapsu v materiálech s vysokým niklem. Ve vysoké {- koncová baterie elektrického vozidla tento materiál umožňuje rozsah přes 1000 kilometrů.
Inovace katod bez kobaltu ve Spojených státech snižuje náklady. Pozitivní elektroda lithia manganového železa (LMFP) vyvinutá společností Tesla zvýšila svou specifickou kapacitu ze 170 mAh/g LFP na 190 mAh/g dopingem prvkem manganu (obsah 20%), přičemž zvýšila napěťovou platformu o 0,2 V. Jeho „kapalina - Fázová syntéza“ snižuje náklady na materiál o 30% ve srovnání s NCM a neobsahuje prvek kobaltu (aby se zabránilo rizikům zdrojů). Testy ukázaly, že buňky používající LMFP mají míru zadržování kapacity 85% při - 20 stupňů, což je o 15% vyšší než LFP a vhodné pro scénáře s nízkou teplotou.
2 Negativní materiál elektrody: Příchod křemíku -
Japonský komerční průlom v „Silicon Carbon Composites“. Elektroda negativní uhlíkové uhlíky vyvinuté společností Panasonic (s obsahem křemíku 20%) má specifickou kapacitu 600 mAh/g, což je 1,5krát větší než u grafitových negativních elektrod a zvyšuje energetickou hustotu bateriových buněk o 20%. Prostřednictvím návrhu „Nano silikonových částic+uhlíkového povlaku“: Velikost křemíkových částic je řízena při 50nm (aby se zabránilo expanzi a fragmentaci objemu) a povrch je potažen tvrdou uhlíkovou vrstvou (tloušťka 5nm). Po 200 cyklech dosáhne míra zadržování kapacity 85%. Záporná elektroda byla aplikována na určitou baterii elektrického vozidla, což dosáhlo hustoty energie 300Wh/kg v baterii.
Evropská „titanová negativní elektroda“ se zaměřuje na bezpečnost. Negativní elektroda lithia titanátu (LTO) německé společnosti má vlastnosti nulového kmene (míra změny objemu<1%), with a cycle life exceeding 30000 times, which is 10 times that of graphite. Although the specific capacity is only 175mAh/g (lower than graphite), it can be fully charged to 80% in 10 minutes at a high rate of 10C, and can still function normally at -40 ℃. In energy storage cells, the LTO negative electrode extends the system's cycle life to 15 years, which is twice as long as traditional cells and suitable for grid level energy storage scenarios.
3 membrána a elektrolyt: Neviditelná záruka bezpečnosti a vodivosti
„Potažená membrána“ Jižní Koreje zvyšuje odolnost proti vysoké teplotě. Keramická membrána potažená LG Chem (substrát PP, potažený tloušťkou AL ₂ O3 3 μm), zlepšila teplotní odolnost od 160 stupňů na 200 stupňů, s pevností vpichu 300 GF, což je o 50% vyšší než běžné diafragmy. Při tepelném testu tepelného útěku může bránice zpožďovat čas zkratu baterie na 15 minut a nákup doba bezpečnostní reakce bateriového systému. Jeho návrh „nanoporu“ (s velikostí pórů 0,1 μm) zvyšuje iontovou vodivost o 10% a snižuje vnitřní odpor baterie.
Čínský „zpomalený elektrolyt“ překonává bezpečnostní body bolesti. Elektrolyt „LIFSI+fosfát“ vyvinutý určitým podnikem s přidáním 10% retardéru plamene (Triethylfosfát) zvyšuje bod zapalování elektrolytu z 180 stupňů na 300 stupňů, aniž by ovlivnil iontovou vodivost (udržování 10 ms/cm). V testu propíchnutí jehly bateriové buňky používající tento elektrolyt kouří pouze a nevybudují a prošly certifikací UL94 V - 0. Zároveň elektrolyt umožňuje bateriové buňce udržovat míru zadržování kapacity 70% při -30 stupňů, čímž se rozšiřuje hranice aplikací s nízkou teplotou.
Materiární inovace lithiových bateriových článků se přesouvají z „optimalizace jednoho materiálu“ na „plnou spolupráci v systému“. V budoucnu, se zralostí pevné látky - stavové elektrolyty (iontová vodivost přesahující 10 ⁻ s/cm) a vzácné elektrody bez kovů dosáhnou nejvyššího cíle „energetické hustoty 1000WH/L+životnost cyklu 100 000krát+absolutní bezpečnost“, čímž se stanoví výbušný růst nového energetického průmyslu.