Was sind die ausgereiften Technologien für Lithium-Ionen-Batterien?

1. Vollständig festes LiFe2+
Derzeit werden auf dem Markt flüssige Lithium-Ionen-Batterien verwendet, daher werden sie auch als flüssige Lithium-Ionen-Batterien bezeichnet. Kurz gesagt handelt es sich um einen All-Solid-State-Lithium-Ionen-Akku. Alle seine Komponenten sind fest und feste Elektrolyte ersetzen die flüssigen Elektrolyte und Separatoren herkömmlicher Lithium-Ionen-Batterien.
Im Vergleich zu flüssigen Lithium-Ionen-Batterien haben Vollfestelektrolyte folgende Vorteile: Sie weisen eine sehr gute Sicherheit und Hitzebeständigkeit auf und können lange Zeit im Bereich von 60-120 Grad arbeiten. Breites elektrochemisches Fenster, bis zu 5 V, kann mit Hochspannungsmaterialien kombiniert werden; nur Lithiumionen, keine Elektronen; verfügt über ein einfaches Kühlsystem und eine hohe Kühldichte; Geeignet für ultradünne und flexible Batterien. Aber auch ihre Mängel liegen auf der Hand: Die Batterie weist eine geringe Leitfähigkeit pro Flächeneinheit, eine geringe spezifische Leistung bei Raumtemperatur und hohe Kosten auf. Batterien mit großer Kapazität lassen sich nur schwer industrialisieren.
Die Leistungsdichte, Zyklenstabilität, Sicherheitsleistung, Hoch- und Tieftemperaturleistung und Lebensdauer von Festkörper-Lithium-Ionen-Batterien stehen in engem Zusammenhang mit der Leistung des Elektrolytmaterials. Festelektrolyte können in Polymerelektrolyte (normalerweise bestehend aus PEO, LiTFSI usw.) und anorganische Elektrolyte (wie Oxide und Sulfide) unterteilt werden. Die Technologie der Festkörperbatterien gilt als Schlüssel für die nächste Entwicklung. Wenn die Technologie weiter ausgereift ist, werden alle Probleme gelöst.

2. Batterie aus ternärem Material mit hoher Energiedichte
Mit der Entwicklung der Lithium-Ionen-Batterietechnologie mit hoher Energiedichte haben ternäre Kathodenmaterialien große Aufmerksamkeit erregt. Ternäre Kathodenmaterialien werden aufgrund ihrer hohen spezifischen Kapazität, guten Zyklenstabilität und geringen Kosten häufig im Bereich der Energiespeicherung eingesetzt. Die Energiedichte des ternären Kathodenmaterials kann effektiv erhöht werden, indem die Spannung der Batterie und der Gehalt des Nickelelements im Material erhöht werden.
Theoretisch haben ternäre Materialien natürliche Vorteile bei Hochspannung: Der Standardwert ternärer Kathodenmaterialien liegt bei 4,35 V. Bei diesem Wert können ternäre Materialien auch eine gute Zyklenstabilität aufrechterhalten. Wenn die Ladespannung auf 4,5 V ansteigt, kann die Kapazität des (333, 442) symmetrischen Materials 190 erreichen, und die Zyklusleistung ist ebenfalls gut, während die Zyklusleistung von (532) etwas schlechter ist; Wenn die Spannung 4,6 V erreicht, beginnt sich die Zyklusleistung des ternären Materials zu verschlechtern und die Schwellung nimmt zu. Derzeit ist die praktische Anwendung ternärer Hochspannungskathodenmaterialien durch den Hochspannungselektrolyten begrenzt.
By increasing the Ni content to increase the energy density of the ternary system, high Ni ternary systems are currently commonly used, that is, high Ni ternary systems with Ni mole fraction >0.6. Dieses System bietet die Vorteile einer hohen spezifischen Kapazität und niedriger Kosten, weist jedoch Speicherprobleme auf. Lithium hat Probleme wie eine schwache Leistungsfähigkeit und eine schlechte thermische Stabilität. Daher ist eine Änderung eine wirksame Möglichkeit, die Leistung zu verbessern. Mikronanogröße und Morphologie sind wichtige Faktoren, die die Leistung von ternären Kathoden mit hohem Ni-Gehalt bestimmen. In der bisherigen Forschung werden hauptsächlich kugelförmige Partikel kleiner Größe und hoher spezifischer Oberfläche durch gleichmäßige Verteilung auf der Elektrodenoberfläche erhalten.