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  • 关于锂电池爆炸起火的原因以及一些处理方法,你知道吗?

    关于锂电池爆炸起火的原因以及一些处理方法,你知道吗?

    随着社会的快速发展,我们的锂电池也在快速发展,那么你知道锂电池爆炸起火的原因的详细资料解析吗?接下来让小编带领大家来详细地了解有关的知识。 尽管锂电池通常非常安全,但它们有时仍会着火或爆炸。我们经常看到由锂电池引起的各种安全事故。最令人印象深刻的是锂电池引起的爆炸和着火。锂电池自诞生以来已经发展了十多年。当前市场上的大多数手机还内置锂电池。尽管经过数十年的发展,锂电池仍然不能保证100%的安全性。在环境中,甚至可能发生爆炸。 锂电池是一种小巧轻便的电池,具有足够的功率,在连续充电和放电条件下仍可以正常运行。尽管很少发生事故,但所有事故都是重大事故,或引起火灾和爆炸。锂电池如何燃烧?例如,当锂电池在内部或外部短路时,它将在短时间内释放大量热量,并且温度将急剧上升,从而导致热量失控。然后,该易燃电解质将被点燃,最终导致电池着火或爆炸。 锂的储量极佳。滴流式释放后,它将为您的手机供电一整天。但是当一次全部释放时,电池会爆炸。大多数锂电池起火和爆炸是由短路引起的。当塑料隔板失效时,会发生这种情况,从而使阳极和阴极直接接触。一旦两极融合在一起,电池就会开始过热。 锂离子电池通常含有一个金属线圈和易燃的锂离子液体。微小的金属碎片漂浮在液体之中。电池的内容物处于压力之下,所以如果一块金属碎片刺穿了保持物件分离的隔板时,或者电池被刺穿,那么锂与空气中的水发生剧烈反应所产生的高温,有时会导致锂电池着火。 锂电池爆炸有两个重要原因,一个是短路,另一个是过充电。短路很容易理解,即电池的正负极直接接触。首先,在正常的短时间内,小范围内的短路产生的热量实际上很小,并且不会引起热失控。电池本身的设计中使用了防爆阀,这意味着当电池的内部压力超过一定值时,防爆阀将打开并且热量会迅速消散。第二个是正常使用的电池充电设备具有过充电保护功能,当电池电压达到一定值时,它将停止充电。第三单元的外壳本身是钢外壳,具有良好的保护作用。 锂电池以最小的重量提供高功率输出。电池组设计为轻巧的,这意味着电池和薄型外壳之间的分隔壁很薄。分离器和涂层非常脆弱,可以刺穿。如果电池损坏,则会发生短路。单个火花也可以点燃高活性锂。另一可能性是锂电池可能被加热到热失控点。在此,内含物的热量对电池施加压力,这可能会导致锂电池爆炸。 当锂电池正极部位的负极部位容量不足时,充电时所产生的锂原子无法插入负极石墨的间层结构中,会析在负极的表面,形成结晶。在锂电池中长期形成结晶会导致短路,这时电芯急剧放电,会产生大量的热,烧坏隔膜。高温会使电解液分解成气体,当压力过大时,电芯就会爆炸。 防止锂离子电池着火或爆炸的措施是寻找锂离子电池的热爆炸机理。 锂离子电池的热爆炸机理是:当电池遭受热冲击,过度充电,过度放电,短路,振动,挤压等时。在滥用状态下,活性物质与金属之间会发生化学和电化学反应。 电池内部的电解质会产生大量的热量和气体,从而导致电池发热。 如果锂离子电池内部的发热率大于热量损失率,则系统中的反应温度将继续升高,并且当热量和内部压力累积到一定水平时,将导致电池燃烧或燃烧。 爆炸。 以上就是锂电池的有关知识的详细解析,需要大家不断在实际中积累经验,这样才能设计出更好的产品,为我们的社会更好地发展。

    时间:2021-02-23 关键词: 锂电池 隔膜 电解液

  • 锂离子电池中占据十分重要位置的电解液发展概况

    锂离子电池中占据十分重要位置的电解液发展概况

    在生活中,您可能接触过各种电子产品,然后您可能不知道其中的某些组件,例如其中可能包含的锂离子电池电解质,然后让编辑带领所有人一起学习锂离子电池电解质。 众所周知,锂离子电池的主要成分包括四个方面:正极材料,负极材料,电解质和隔膜。作为锂离子电池的重要组成部分,电解质在改善锂离子电池的循环性能和能量密度方面起着不可替代的作用,从而进一步扩大了电动汽车的使用寿命。锂离子电池的能量密度取决于电池的电压和容量。为了增加电池的能量密度,除了增加正极材料和负极材料的容量之外,另一种方法是增加电池的工作电压。高压性能也提出了新的技术要求。锂离子电池电解质成分通常包括电解质锂盐,高纯度有机溶剂和具有某些特定成分的添加剂。 但是,在该阶段使用的有机溶剂电解质在电池被外部损坏时非常容易着火和燃烧,甚至发生爆炸事故。这是现阶段锂离子电池生产和使用中的不安全因素之一。为了解决诸如电池安全性的问题,不断地更新电解质。 高比能电解质:追求高比能是目前锂离子电池的最大研究方向,特别是当移动设备在人们的生活中占有越来越大的比例时,电池寿命已成为电池最关键的性能。 有机液体电解质:碳酸盐有机液体是锂盐的良好溶剂,氧化电位为4.7V,还原电位约为1.0V(本文中的电压值相对于锂的电位);另外,碳酸盐的粘度相对较低,用于锂离子迁移的活化能也较低。因此,最常用的电解质是碳酸盐及其混合物,包括PC,EC,DEC,DMC,EMC等。碳材料的电化学势通常高于碳酸盐溶剂的最低未占据分子轨道。为了将碳材料用作负极,通常必须在溶剂中包括EC,因为EC可以在碳负极的表面上形成钝化的SEI膜。这抑制了电解质的分解。 大功率电解液:目前,商用锂离子电池很难实现高速率连续放电。重要的原因是电池接线片会产生严重的热量,并且内阻会导致电池的整体温度过高,从而很容易导致热失控。因此,电解质应能够防止电池在保持高电导率的同时过快升温。对于动力锂电池,快速充电也是电解质发展的重要方向。 最近,由于室温离子液体具有很高的氧化电位(约5.3V),因此人们认为室温离子液体(例如1MLiTFSI / EMI-TFSI,EMIBF4,BMIBF4等)可用来代替锂离子电池电解质。不可燃,蒸气压低。 具有较好的热稳定性,无毒,高沸点,高锂盐溶解度等优点。然而,离子液体的高粘度削弱了锂离子的迁移率。咪唑鎓盐阳离子液体最可能用于锂电池电解质,因为它们在室温下的粘度较低,而锂盐的溶解度较高。然而,当电压低于1.1V时,这种类型的离子液体具有差的稳定性,因此必须添加EC或VC以在碳阳极上形成稳定的SEI膜。 宽温度电解液:电池在高温下容易分解电解液,并加剧了材料与电解液部件之间的副反应。在低温下,可能会发生电解质盐沉淀,并且SEI膜的负阻抗将加倍。所谓宽温度电解液就是使电池具有更宽的工作环境。 固体聚合物电解质:理想的固体电解质可用作正极和负极之间的隔板。同时,当电极材料的体积在电池的充电和放电期间改变时,它可以保持电极/电解质界面之间的良好接触。含锂盐(LiPF6或LiAsF6)的聚环氧乙烷(PEOs)成本低,无毒且化学稳定,但对于动力电池系统,其室温离子电导率较低,约为10-5S / cm。 混合电解质系统:混合电解质根据其各自的优缺点,是有机液体电解质,离子液体,聚合物基电解质和无机固体电解质的组合。包括:聚合物基质+有机液体形成的聚合物凝胶电解质;离子液体+聚合物基础电解质混合而成的离子液体聚合物凝胶;以及具有多种成分的其他复合电解质。 相信通过阅读以上内容,每个人都对锂离子电池电解液有了初步的了解,希望大家在学习过程中进行总结,以不断提高他们的设计水平。

    时间:2021-02-21 关键词: 锂离子电池 负极SEI膜 电解液

  • 关于硅基锂电池负极材料的发展概况,你了解吗?

    关于硅基锂电池负极材料的发展概况,你了解吗?

    随着社会的快速发展,我们的硅基锂电池负极材料也在快速发展,那么你知道硅基锂电池负极材料的详细资料解析吗?接下来让小编带领大家来详细地了解有关的知识。硅基材料作为锂电池的负极具有容量大,来源广泛和环境友好的优点。经过20多年的发展,锂电池的能量密度已无法满足各种消费电子设备,尤其是储能设备和电动汽车的能量密度要求。硅和含硅材料的比容量高达4000mAh / g。被认为是有前途的负极材料。 在锂离子的嵌入和脱嵌过程中,硅会使Si的体积膨胀100%〜300%,这会在材料中引起较大的内应力并破坏材料的结构。电极材料会掉落在铜箔上,而SEI则会掉落在硅表面上。薄膜是连续破碎形成的,这一起降低了电极的导电性和循环稳定性;硅是一种半导体,其电导率比石墨差得多,导致锂离子脱嵌过程中出现很大程度的不可逆性,这进一步降低了其第一库仑效率。因此,有必要解决充放电过程中硅的体积膨胀和初始充放电效率低的问题。 作为主要负极材料,石墨负极材料已被广泛使用,但石墨负极材料的容量已达到360mAh / g,接近理论克容量372mAh / g,难以增加其空间。硅和碳的化学性质相似。硅可以在室温下与锂合金化以形成Li15Si4相。理论比容量高达3572mA·h / g,远高于商品石墨的理论比容量。它在地壳中具有非常丰富的元素储备。由于其低成本和环境友好性,硅阳极材料一直引起研究人员的关注,并且是最有潜力的下一代锂离子电池阳极材料之一。 如今,随着动力电池市场需求的快速增长,它带动了各种上游材料领域的快速发展。同时,业界也对电池材料的性能提出了更高的要求。在负极材料方面,近年来,世界各地的科学家都在尝试开发可以代替石墨的负极材料。硅基负极材料的比容量可以达到4200mAh / g,这比石墨负极的理论比容量372mAh / g高得多。 ,比石墨负极高出十倍以上,因此受到科研界和制造商的青睐。 尽管近年来硅基负极材料在应用方面已取得了许多改进,但在实际应用中,仍需要石墨材料的配合,这并未完全动摇石墨材料在锂电池负极领域的优势。然而,随着技术的进一步发展,硅基负极材料在循环性能和生产成本方面仍有改进的空间,并有望成为“锂电池负极材料的新大陆”。 目前,硅基负极材料的商业应用还处于起步阶段。主要应用领域是高端3C,电动工具,电动汽车和军用锂电池。随着国家的迫切需求以及高能量密度锂电池的市场需求,硅基负极材料的市场需求将在2020年左右显着增长,市场份额将逐年增加。据估计,到2023年,硅基负极材料的市场份额将达到30%以上。 硅负极的故障很大程度上归因于在锂的插入和去除过程中由于巨大的体积膨胀而引起的硅颗粒的破裂和破裂。为了减少硅阳极的体积膨胀,人们开发了SiOx材料。与纯硅材料相比,其体积膨胀显着降低。其与C的复合材料是一种性能更好的硅阳极材料,在实践中也得到了广泛的应用。硅材料,但是该材料在实际使用中仍然存在硅阳极失效的问题。研究发现,失效与Li +的插入速率和电解质类型密切相关,更重要的是,与Si阳极的微观结构密切相关。 当当前的动力电池正极材料未能取得重大突破时,负极材料的选择已成为决定动力电池能量效率的重要因素。随着新能源汽车对续航里程要求的不断提高,硅基负极材料的高比容量优势将逐渐显现,有望打破锂电池负极材料领域石墨的“主导”格局,而锂电池负极材料市场可能会重新洗牌。以上是对硅基锂电池负极材料相关知识的详细分析。我们需要继续在实践中积累经验,以便我们可以设计更好的产品并更好地发展我们的社会。

    时间:2021-02-20 关键词: 负极材料 硅基锂电池 电解液

  • 你知道锂离子电池电解液有什么作用吗?快来学习

    你知道锂离子电池电解液有什么作用吗?快来学习

    随着社会的快速发展,我们的锂离子电池电解液也在快速发展,那么你知道锂离子电池电解液的详细资料解析吗?接下来让小编带领大家来详细地了解有关的知识。 锂离子电池作为一种便携式储能设备,也广泛用于手机,笔记本电脑,相机,电动自行车,电动汽车等领域。根据中国汽车工程师学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图》,到2020年,纯电动汽车电池单元的比能量密度将达到350Wh / kg。到2025年将达到400Wh / kg;到2030年,它将达到500Wh。 /公斤。 锂电池电解液是一个不容忽视的方面。毕竟,占电池成本15%的电解质在电池能量密度,功率密度,宽温度应用,循环寿命和安全性能方面确实起着至关重要的作用。电解质是锂电池的四种关键材料之一:正极,负极,隔膜和电解质。它被称为锂离子电池的“血液”。它在电池的正负电极之间传导电子。是获得高电压和高电压的锂电池。保证诸如能量比的优势。 众所周知,锂离子电池的主要成分包括四个方面:正极材料,负极材料,电解质和隔膜。作为锂离子电池的重要组成部分,电解质在改善锂离子电池的循环性能和能量密度方面起着不可替代的作用,从而进一步提高了电动汽车的续航里程。锂离子电池的能量密度取决于电池的电压和容量。为了增加电池的能量密度,除了增加正极材料和负极材料的容量外,另一种方法是增加电池的工作电压。这样,电池会在高工作电压下影响电解液。高压性能也提出了新的技术要求。 电解液在锂电池正、负极之间起到传导电子的作用,是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证。电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料,在一定条件下、按一定比例配制而成的。 高比能电解质:追求高比能是目前锂离子电池的最大研究方向,特别是当移动设备在人们的生活中占有越来越大的比例时,电池寿命已成为电池最关键的性能。 有机液体电解质:碳酸盐有机液体是锂盐的良好溶剂,其氧化电位为4.7V,还原电位约为1.0V(本文中的电压值均相对于锂的电位);另外,碳酸盐的粘度相对较低,锂离子迁移的活化能也较低。因此,最常用的电解质是碳酸盐及其混合物,包括PC,EC,DEC,DMC,EMC等。 液体电解质:电解质的选择对锂离子电池的性能有很大影响。它必须是化学稳定的,尤其是在更高的电势和更高的温度环境下不易分解,并且具有更高的离子电导率(》 10-3 S / cm),并且必须对阳极和阴极材料呈惰性,并且不能腐蚀它们。由于锂离子电池的高充电和放电电势以及嵌入负极材料中的化学活性锂,因此电解质必须使用有机化合物代替水。 离子液体:近年来,由于室温离子液体具有很高的氧化电位(约5.3),因此人们认为室温离子液体(例如1MLiTFSI / EMI-TFSI,EMIBF4,BMIBF4等)可替代锂离子电池电解质。 V)并且不易燃。蒸气压低,热稳定性更好,无毒,沸点高,锂盐溶解度高等优点。然而,离子液体的高粘度削弱了锂离子的迁移率。 安全电解液:锂离子电池的安全性在燃烧甚至爆炸中都很重要。首先,电池本身是易燃的。因此,当电池过度充电,过度放电,短路时,当外部温度过高时,可能会导致安全事故。因此,阻燃剂是安全电解质研究的重要方向。 固体电解质:直接将金属锂用作负极材料具有较高的可逆容量,其理论容量高达3862mAh·g-1,是石墨材料的十倍以上,且价格较低。它被认为是新一代锂离子电池最具吸引力的负极材料,但它会产生树枝状锂。使用固体电解质作为离子传导可以抑制树枝状锂的生长,使得金属锂可以用作负极材料。 以上就是锂离子电池电解液的有关知识的详细解析,需要大家不断在实际中积累经验,这样才能设计出更好的产品,为我们的社会更好地发展。

    时间:2021-02-18 关键词: 锂离子电池 能量密度 电解液

  • 锂电池电解液又什么用?锂电池电解液有哪些种类?

    锂电池电解液又什么用?锂电池电解液有哪些种类?

    锂电池是电池种类的一种,在现实生活中,锂电池的应用十分广泛。在往期文章中,小编对锂电池、锂电池保护板等知识均有所解读。为继续增进大家对锂电池的了解程度,本文将对锂电池电解液的作用和锂电池电解液的种类予以介绍。如果你对锂电池具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 一、锂电池电解液作用 锂电池电解液是不可忽视的一个方面,毕竟占据电池成本15%的电解液也确实在电池的能量密度、功率密度、宽温应用、循环寿命、安全性能等方面扮演着至关重要的角色。 电解液是锂电池四大关键材料正极、负极、隔膜、电解液之一,号称锂离子电池的“血液”,在电池中正负极之间起到传导电子的作用,是锂电池获得高电压、高比能等优点的保证。 电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料,在一定条件下、按一定比例配制而成的。主要使用的电解质有高氯酸锂、六氟磷酸锂等。但用高氯酸锂制成的电池低温效果不好,有爆炸的危险,日本和美国已禁止使用。而用含氟锂盐制成的电池性能好,无爆炸危险,适用性强,特别是用六氟磷酸锂制成的电池,除上述优点外,将来废弃电池的处理工作相对简单,对生态环境友好,因此该类电解质的市场前景十分广泛。 电解液在锂电池正、负极之间起到传导电子的作用,是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证。电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料,在一定条件下、按一定比例配制而成的。 二、锂电池电解液的具备条件 锂离子电池采用的电解液是在有机溶剂中溶有电解质锂盐的离子型导体。一般作为实用锂离子电池的有机电解液应该具备以下性能: (1)离子电导率高,一般应达到10-3~2*10-3S/cm;锂离子迁移数应接近于1; (2)电化学稳定的电位范围宽;必须有0~5V的电化学稳定窗口; (3)热稳定好,使用温度范围宽; (4)化学性能稳定,与电池内集流体和恬性物质不发生化学反应; (5)安全低毒,最好能够生物降解。 适合的溶剂需其介电常数高,粘度小,常用的有烷基碳酸盐如PC,EC等极性强,介电常数高,但粘度大,分子间作用力大,锂离于在其中移动速度慢。而线性酯,如DMC(二甲基碳酸盐)、DEC(二乙基碳酸盐)等粘度低,但介电常数也低,因此,为获得具有高离子导电性的溶液,一般都采用PC+DEC,EC+DMC等混合溶剂。这些有机溶剂有一些味道,但总体来说,都是能符合欧盟的RoHS,REACH要求的,是毒害性很小、环保有好性的材料。 目前开发的无机阴离子导电盐主要有LiBF4,LiPF6,LiAsF6三大类,它们的电导率、热稳定性和耐氧化性次序如下: 电导率:LiAsF6≥LiPF6》LiClO4》LiBF4 热稳定性:LiAsF6》LiBF4》LiPF6 耐氧化性:LiAsF6≥LiPF6≥LiBF4》LiClO4 LiAsF6有非常高的电导率、稳定性和电池充电放电率,但由于砷的毒性限制了它的应用。目前最常用的是LiPF6。 总的来说,锂电池电解液的作用是非常大的,而且它的发展前景也是非常广阔的, 锂电池电解液是电池中离子传输的载体,主要是由高纯度的有机类溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料组成的,电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐(六氟磷酸锂,LiFL6)、必要的添加剂等原料,在一定条件下,按一定比例配制而成的。 三、锂电池电解液的种类 1、液体电解液 电解质的选用对锂离子电池的性能影响非常大,它必须是化学稳定性能好尤其是在较高的电位下和较高温度环境中不易发生分解,具有较高的离子导电率(》10-3 S/cm),而且对阴阳极材料必须是惰性的、不能侵腐它们。由于锂离子电池充放电电位较高而且阳极材料嵌有化学活性较大的锂,所以电解质必须采用有机化合物而不能含有水。但有机物离子导电率都不好,所以要在有机溶剂中加入可溶解的导电盐以提高离子导电率。目前锂离子电池主要是用液态电解质,其溶剂为无水有机物如EC、PC、DMC、DEC,多数采用混合溶剂,如EC/DMC和PC/DMC等。导电盐有LiClO 4、LiPF6、LiBF6、LiAsF6等,它们导电率大小依次为LiAsF6》LiPF6》LiClO 4》LiBF6。LiClO4因具有较高的氧化性容易出现爆炸等安全性问题,一般只局限于实验研究中;LiAsF6离子导电率较高易纯化且稳定性较好,但含有有毒的As,使用受到限制;LiBF6化学及热稳定性不好且导电率不高,虽然LiPF6会发生分解反应,但具有较高的离子导电率,因此目前锂离子电池基本上是使用L iPF6。目前商用锂离子电池所用的电解液大部分采用LiPF6的EC/DMC,它具有较高的离子导电率与较好的电化学稳定性。 2、固体电解液 用金属锂直接用作阳极材料具有很高的可逆容量,其理论容量高达3862mAh·g-1,是石墨材料的十几倍,价格也较低,被看作新一代锂离子电池最有吸引力的阳极材料,但会产生枝晶锂。采用固体电解质作为离子的传导可抑制枝晶锂的生长,使得金属锂用作阳极材料成为可能。此外使用固体电解质可避免液态电解液漏液的缺点,还可把电池做成更薄(厚度仅为0.1mm)、能量密度更高、体积更小的高能电池。破坏性实验表明固态锂离子电池使用安全性能很高,经钉穿、加热(200℃)、短路和过充(600%)等破坏性实验,液态电解质锂离子电池会发生漏液、爆炸等安全性问题,而固态电池除内温略有升高外(《20℃)并无任何其它安全性问题出现。固体聚合物电解质具有良好的柔韧性、成膜性、稳定性、成本低等特点,既可作为正负电极间隔膜用又可作为传递离子的电解质用。 固体聚合物电解质一般可分为干形固体聚合物电解质(SPE)和凝胶聚合物电解质(GPE)。SPE固体聚合物电解质主要还是基于聚氧化乙烯(PEO),其缺点是离子导电率较低,在100℃下只能达到10-40cm。在SPE中离子传导主要是发生在无定形区,借助聚合物链的移动进行传递迁移。PEO容易结晶是由于其分子链的高规整性,而晶形化会降低离子导电率。因此要想提高离子导电率一方面可通过降低聚合物的结晶度,提高链的可移动性,另一方面可通过提高导电盐在聚合物中的溶解度。利用接枝、嵌段、交联、共聚等手段来破坏高聚物的结晶性能,可明显地提高其离子导电率。此外加入无机复合盐也能提高离子导电率。在固体聚合物电解质中加入高介电常数低相对分子质量的液态有机溶剂如PC则可大大提高导电盐的溶解度,所构成的电解质即为GPE凝胶聚合物电解质,它在室温下具有很高的离子导电率,但在使用过程中会发生析液而失效。凝胶聚合物锂离子电池已经商品化。 以上便是此次小编带来的“锂电池”相关内容,通过本文,希望大家对锂电池电解液的作用和种类具备一定的了解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2021-02-18 关键词: 指数 锂电池 电解液

  • 现在电池市场中常用的锂离子电池高压电解液有哪些,你知道吗?

    现在电池市场中常用的锂离子电池高压电解液有哪些,你知道吗?

    什么是锂离子电池高压电解液?随着全球多样化的发展,我们的生活也在不断变化着,包括我们接触的各种各样的电子产品,那么你一定不知道这些产品的一些组成,比如锂离子电池高压电解液。 锂离子电池的高压阴极数据已成为近年来的研究热点。具有更好的性能,更高的能量和更高的电压的新型锂离子电池的开发是电源领域中的当前研究热点。近年来,以LiNi0.5Mn1.5O4和LiCoPO4为代表的高压正极的数据发展迅速,而支持电解质相对落后。因此,5V电解液系统的研发是迫切需要解决的关键问题。 锂电池使用寿命长,能量密度高,充放电性能稳定。它们已广泛应用于日常电子产品中,并且还是许多大型移动设备的主要候选电源之一。增加电池的工作电压是获得高比能锂电池的有效方法,因此有必要开发一种高压电解质系统。本文将总结几种高压电解液系统。 碳酸盐溶剂:传统的碳酸盐岩石溶剂因其高电导率,锂盐的良好溶解性以及在负极表面形成稳定的固体电解质界面膜(SEI)的能力而一直被认为是一般电解质的最佳选择。 然而,传统碳酸盐在高压电池系统中的适用性不好。这是因为传统的碳酸盐溶剂具有低的氧化电位,并且在高电势的氧化和分解下易于提前侵蚀。另外,锂离子电池的电解质中的水含量被认为是确定电池质量的关键标准。高压电解质对水有更高的要求。如果电解质中的水含量稍高,它将大大降低电解质的电阻氧化性能。 氟碳酸盐:聚氟烷基碳酸酯具有较强的化学稳定性,疏水性和疏油性。它可以在电极表面上形成双层钝化膜,以减少电极表面的降解和电解质的分解。并且,全氟化碳取代基的碳链越长,亲核能力越强,越容易在电极表面上形成钝化膜,但是分子间力将相应地增加,导致粘度增加和导电性降低。 离子液体:离子液体是完全由阳离子和阴离子组成的盐。在室温下为液体,可以导电。离子液体具有低挥发性,低易燃性,高离子电导率和宽的电化学窗口的优点。由于离子液体的这些特性,近年来对离子液体进行了广泛的研究,并将其用作改善高容量和高电压下锂离子电池的电化学和热稳定性的新型电解质。结果表明,与传统的基于lipf6的电解质相比,吡咯-哌啶基二氟甲基磺酰亚胺盐离子液体更适合5V高压电解质数据。 含磷的碳酸盐:向碳酸盐中添加适量的添加剂,例如亚磷酸三(2,2,2-三氟乙基)酯(TTFP):可以在阴极表面形成稳定的CEI钝化膜; TTFP(III)中心的磷原子具有一对孤对电子,这些电子可与含LiPF6的电解质中的PF6-配位,形成稳定的锂盐配合物;磷(III)原子不是处于最高价态,并且容易被氧化形成可溶的磷酸盐化合物,从而有效地抑制了碳酸盐的氧化分解并进一步改善了电池循环性能。 氟溶剂:由于氟原子具有强电负性和弱极性,因此氟溶剂具有较高的电化学稳定性。研究人员研究了一系列氟化有机碳酸酯溶剂,发现氟碳酸盐溶剂中的氟元素显着改善了氟碳酸盐的抗氧化功能。氟化乙烯,碳酸2,2,2-三氟乙基乙酯和碳酸2,2,2-三氟乙基乙酯的氧化电位明显高于碳酸乙酯(EC)和碳酸甲基乙酯的氧化电位。碳酸盐(EMC)和碳酸乙酯(DEC)。但是,随着被氟取代的氢原子数增加,LiPF6在溶剂中的溶解度大大降低。 砜高压电解液:砜有机物的介电常数大于40,低于5.5V处于稳定状态。例如,环丁砜(SL)是具有高介电常数,宽的电化学窗口和强极性的常见溶剂。但是,砜类有机物具有高粘度,高熔点,并且与石墨负极材料的相容性差。通常必须添加添加剂以降低粘度并增加电解质的电导率。因此,提高砜电解质的安全性能和降低砜的粘度仍是研究方向。 在研究设计过程中,一定会有这样或着那样的问题,这就需要我们的科研工作者在设计过程中不断总结经验,这样才能促进产品的不断革新。

    时间:2021-02-05 关键词: 锂离子电池 高压 电解液

  • 你知道当今社会的锂离子电池电解液技术以及它的特点吗?

    你知道当今社会的锂离子电池电解液技术以及它的特点吗?

    人类社会的进步离不开社会上各行各业的努力,各种各样的电子产品的更新换代离不开我们的设计者的努力,其实很多人并不会去了解电子产品的组成,比如锂离子电池电解液。 国产锂离子电池电解液经过多年发展,已经成为四大材料中技术最为成熟的品种,目前已经大量出口,全球份额占比超过50%。国际大厂的认可,证明国产电解液品质。随着电动汽车需求的启动,研发实力强的电解液龙头公司进入该领域不会太难。此外,电动汽车的普及仍需动力锂电池降价,因此国产电解液替代空间巨大。 近年来,我国领先的电解质企业的制造和研发水平迅速提高,产品质量迅速达到国际先进水平。凭借性价比优势,近年来,我国的锂离子电池电解液在全球市场份额迅速增长,江苏国泰、新宙邦和天津金牛等公司产品已经进入国际市场。电解质在锂电池的正负电极之间传导电子,这保证了锂离子电池可以获得高电压和高比能的优点。它用于能量密度,功率密度,宽温度应用,循环寿命和电池安全性。性能和其他方面起着至关重要的作用。 追求高比能量是锂离子电池的最大研究方向,特别是当移动设备在人们的生活中占有越来越大的比例时,电池寿命已成为电池最关键的功能。高能量密度电池的未来发展必须是高压阳极和硅阳极。负极硅具有巨大的克容量,受到人们的重视。但是,由于其自身的膨胀目的,因此无法使用。近年来,研究方向已经转向具有相对较高的克容量和较小的体积变化的硅碳负极。成膜添加剂在硅碳阳极中具有不同的回收用途。 近年来,已将阻燃溶剂添加到常规电解质中以实现阻燃性,但是这些溶剂不能有效地钝化碳阳极,从而导致电池性能大大降低。尽管所谓的离子液体和固体电解质也是构造安全电池的良好选择,但它们的离子电导率较低,电极/电解质界面接触不良。用高压电解液制成的电池实际上并不完美。它是一种不易燃烧的材料。高压电解液仍然具有自己的特性:即使不添加特别易燃的辅助物质,它也不会在高温环境下燃烧;增强了高压电解质的阳离子与溶剂分子之间的相互作用,降低了溶剂本身的挥发性。 电解质配方专利问题也是困扰中国公司走向国际的重要原因。部分电解液配方专利掌握在三菱和宇部等日本厂商手中,这已成为阻碍我国电解质进入日本市场的主要障碍。目前,目前江苏国泰和新宙邦已经加大配方的研发力度。如果他们能够突破日本的专利封锁并打开日本市场,市场空间将大大增加。考虑到当前全球动力锂离子电池主要在日本生产,打破专利封锁的意义将更加重要。 电池的安全性主要体现在焚烧甚至爆破中。电池本身易燃。因此,当电池过度充电,过度放电,短路,接收外部针,捏合以及外部温度过高时,所有这些都可能导致安全事故。因此,阻燃剂是安全电解质研究的主要方向。通过在常规电解质中添加阻燃添加剂来获得阻燃功能。通常使用磷或卤素阻燃剂。要求阻燃添加剂的价格合理,并且不会损害电解质的功能。此外,使用室温离子液体作为电解质也进入了研究阶段,这将完全消除电池中易燃有机溶剂的使用。另外,离子液体具有极低的蒸气压,良好的热稳定性/化学稳定性和不燃性的特征,这将大大提高锂离子电池的安全性。 由于目前锂离子电池的回收,尤其是动力锂电池的回收还存在较大的技术困难,因此提高电池的寿命是缓解这一现状的一种方式。长循环型电解液的研究思路重要有两点,一是电解液的稳定性,包括热稳定性、化学稳定性、电压稳定性;二是与其他材料的稳定性,要求与电极成膜稳定,与隔膜无氧化,与集流体无腐蚀。 本文只能带领大家对锂离子电池电解液技术有了初步的了解,对大家入门会有一定的帮助,同时需要不断总结,这样才能提高专业技能,也欢迎大家来讨论文章的一些知识点。

    时间:2021-01-16 关键词: 电池 锂离子 电解液

  • 关于锂离子电池电解液的作用以及发展概况

    关于锂离子电池电解液的作用以及发展概况

    你知道锂离子电池电解液有什么作用吗?人类社会的进步离不开社会上各行各业的努力,各种各样的电子产品的更新换代离不开我们的设计者的努力,其实很多人并不会去了解电子产品的组成,比如锂离子电池电解液。 锂电池电解液是不可忽视的一个方面,毕竟占据电池成本15%的电解液也确实在电池的能量密度、功率密度、宽温应用、循环寿命、安全性能等方面扮演着至关重要的角色。电解液是锂电池四大关键材料正极、负极、隔膜、电解液之一,号称锂离子电池的“血液”,在电池中正负极之间起到传导电子的作用,是锂电池获得高电压、高比能等优点的保证。 锂离子电池主要由正极材料、负极材料、电解液、隔膜四大部分组成。电解液是锂离子电池的关键原材料之一,是锂离子电池的血液。而六氟磷酸锂(LIPF6)是锂离子电池电解液的核心材料,俗称锂盐,是性能最好、使用量最多的电解质。 目前,高比能的追求是锂离子电池最大的研究方向。特别是在移动设备在人们生活中所占比例越来越大的情况下,电池寿命已经成为电池最关键的性能。 锂电池电解液是电池中离子传输的载体,主要是由高纯度的有机类溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料组成的,电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐(六氟磷酸锂,LiFL6)、必要的添加剂等原料,在一定条件下,按一定比例配制而成的。 锂离子电池的安全性重要体现在燃烧甚至爆炸。首先,电池本身是易燃的。因此,当电池过充、过放电或短路时,当电池被外界刺破和挤压时,或当外界温度过高时,都可能造成安全事故。因此,阻燃剂是安全电解液的重要研究方向。 电解质的选用对锂离子电池的性能影响非常大,它必须是化学稳定性能好尤其是在较高的电位下和较高温度环境中不易发生分解,具有较高的离子导电率(》10-3 S/cm),而且对阴阳极材料必须是惰性的、不能侵腐它们。 由于锂离子电池,尤其是动力锂电池在回收方面的技术难题,提高电池寿命是缓解这种情况的一种方法。 用金属锂直接用作阳极材料具有很高的可逆容量,其理论容量高达3862mAh·g-1,是石墨材料的十几倍,价格也较低,被看作新一代锂离子电池最有吸引力的阳极材料,但会产生枝晶锂。采用固体电解质作为离子的传导可抑制枝晶锂的生长,使得金属锂用作阳极材料成为可能。 本文只能带领大家对锂离子电池电解液有了初步的了解,对大家入门会有一定的帮助,同时需要不断总结,这样才能提高专业技能,也欢迎大家来讨论文章的一些知识点。

    时间:2021-01-02 关键词: 电池 锂离子 电解液

  • 关于锂离子电池电解液发展趋势分析

    关于锂离子电池电解液发展趋势分析

    什么是锂离子电池电解液?在科学技术高度发达的今天,各种各样的高科技出现在我们的生活中,为我们的生活带来便利,那么你知道这些高科技可能会含有的锂离子电池电解液吗? 伴随随着人类对煤炭、石油、天然气等化石燃料的不断开采与消耗,现在已知的化石燃料储量按照现有的消耗速度已经不足以支撑人类使用一百年,而且这些化石燃料的燃烧产生了大量的温室气体导致全球气候变暖,同时排放的氮和硫的氧化物也是导致大气污染的重要原因。那么这就使人们迫切需要寻找到新的清洁能源以支撑人类社会的不断可持续发展。近年来人类对太阳能、风能、潮汐能、地热能等清洁可持续能源的研究不断深入,相关的开采和转化利用技术也在不断取得进步。但是我们都知道这些能量源要么具有间歇性要么严重受到地域限制,因此相关的储能技术也随之应运而生,其中锂离子电池作为现有储能技术的重要组成部分越来越受到人们的重视。 电解质是一种离子导体,在电池的正极和负极之间传导。它由锂电解液、高纯有机溶剂、必要添加剂等原料按一定比例组成,在电池的能量密度、功率密度、广泛的温度使用、循环寿命、安全功能等方面起着至关重要的用途。锂离子电池由外壳、正极、负极、电解液和间隙组成,其中电极数据无疑是人们关注和研究的重点。但同时,电解液也是一个不可忽视的方面,毕竟占电池成本15%的电解液也确实在电池的能量密度、功率密度、广泛的温度使用、循环寿命、安全功能等方面发挥着至关重要的用途。 我们都知道锂离子电池的主要组成部分包括四个方面:正极材料、负极材料、电解液、隔膜。电解液作为锂离子电池的重要组成部分对提升锂离子电池的循环性能、能量密度,从而进一步提升电动汽车续航里程起着不可替代的作用。锂离子电池能量密度取决于电池的电压和容量,要想提高电池能量密度除了提高正负极材料的容量外,另一个途径便是提高电池的工作电压,那么电池在高工作电压下对电解液的高电压性能也提出了新的技术要求。锂离子电池电解液的组成部分一般包括电解质锂盐、高纯度有机溶剂和一些特定组分的添加剂。 电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料,在一定条件下、按一定比例配制而成的。主要使用的电解质有高氯酸锂、六氟磷酸锂等。但用高氯酸锂制成的电池低温效果不好,有爆炸的危险,日本和美国已禁止使用。而用含氟锂盐制成的电池性能好,无爆炸危险,适用性强,特别是用六氟磷酸锂制成的电池,除上述优点外,将来废弃电池的处理工作相对简单,对生态环境友好,因此该类电解质的市场前景十分广泛。 锂离子电池电解质在未来的发展趋势将是从现阶段的有机液态电解质逐步向固态电解质过渡,期间也会有各种其他体系的电解质出现。电解质的研发不仅需要综合考虑其电化学性质、热力学性质、动力学性质等,同时也需要考虑与相应匹配的正负极材料的兼容性问题以及电池的具体应用条件来进行综合设计,从而取得各个性能指标的综合整体提升。锂离子电池整体性能的提升是一个综合性工程,需要各组成部分的协同进步。 以上就是锂离子电池电解液的一些值得大家学习的详细资料解析,希望在大家刚接触的过程中,能够给大家一定的帮助,如果有问题,也可以和小编一起探讨。

    时间:2020-12-19 关键词: 电池 锂离子 电解液

  • 关于锂电池自放电率的一些计算方法,你知道吗?

    关于锂电池自放电率的一些计算方法,你知道吗?

    什么是锂电池自放电率?你知道吗?本文讲述正极材料、负极材料、电解液和存储环境等对锂离子电池自放电率的影响。同时介绍了目前常用的传统锂电池自放电率的测量方法和新型自放电率快速测量方法。来自国轩高科工程师,欢迎大家交流分享!锂离子电池自放电反应不可避免,其存在不仅导致电池本身容量的减少,还严重影响电池的配组及循环寿命。锂离子电池的自放电率一般为每月2%~5%,可以完全满足单体电池的使用要求。 然而,单体锂电池一旦组装成模块后,因各个单体锂电池的特性不是完全一致,故每次充放电后,各单体锂电池的端电压不可能达到完全一致 ,从而会在锂电池模块中出现过充或者过放的单体电池,单体锂电池性能就会产生恶化。随着充放电的次数增加,其恶化程度会进一步加剧,循环寿命相比未配组的单体电池大幅下降。因此 ,对锂离子电池的自放电率进行深入研究是电池生产的迫切需要。 电池的自放电现象是指电池处于开路搁置时,其容量自发损耗的现象,也称为荷电保持能力。自放电一般可分为两种 :可逆自放电和不可逆自放电。损失容量能够可逆得到补偿的为可逆自放电,其原理跟电池正常放电反应相似。损失容量无法得到补偿的 自放电为不可逆自放电,其主要原因是电池内部发生了不可逆反应 ,包括正极与电解液反应、负极与电解液反应、电解液自带杂质引起的反应,以及制成时所携带杂质造成的微短路引起的不可逆反应等。自放电的影响因素如下文所述。 1 正极材料 正极材料的影响主要是正极材料过渡金属及杂质在负极析出导致内短路,从而增加锂电池的自放电。Yah-Mei Teng等人研究了两种LiFePO4正极材料的物理及电化学性能。研究发现原材料中以及充放电过程中产生铁杂质含量高的电池其自放电率高,稳定性差,原因是铁在负极逐渐还原析出,刺穿隔膜,导致电池内短路,从而造成较高的自放电。 2 负极材料 负极材料对自放电的影响主要是由于负极材料与电解液发生的不可逆反应。早在2003年,Aurbach等人就提出了电解液被还原而释放出气体,使石墨部分表面暴露在电解液中。在充放电过程中,锂离子嵌人和脱出时,石墨层状结构容易遭到破坏,从而导致较大自放电率。 3 电解液 电解液的影响主要表现为 :电解液或杂质对负极表面的腐蚀;电极材料在电解液中的溶解;电极被电解液分解的不溶固体或气体覆盖,形成钝化层等。目前,大量科研工作者致力于开发新的添加剂来抑制电解液对自放电的影响。Jun Liu等人MCN111电池电解液中添加VEC等添加剂,发现电池高温循环性能提高,自放电率普遍下降。其原因是这些添加剂可以改善SEI膜,从而保护电池负极。 4 存储状态 存储状态一般的影响因素为存储温度和电池SOC。一般来说,温度越高,SOC越高,电池的自放电越大。Takashi等在静置条件下对磷酸铁锂电池进行容量衰减实验。结果表明随温度的升高,容量保持率随搁置时间逐渐降低,电池自放电率升高。 刘云建等人采用商品化的锰酸锂动力电池,发现随着电池荷电态的增加,正极的相对电位越来越高,其氧化性也越来越强;负极的相对电位越来越低,其还原性也越来越强,两者均可加速Mn析出,导致自放电率增大。 5 其他因素 影响电池自放电率的因素众多,除以上介绍的几种外,主要还存在以下方面:在生产过程中,分切极片时产生的毛刺,由于生产环境问题而在电池中引入的杂质,如粉尘,极片上的金属粉末等,这些均可能会造成电池的内部微短路;外界环境潮湿、外接线路绝缘不彻底、电池外壳隔离性差等造成的电池存储时有外接电子回路,从而导致自放电;长时间的存放过程中,电极材料的活性物质与集流体的粘结失效,导致活性物质的脱落和剥离等导致容量降低,自放电增大。以上的每一个因素或者多个因素的组合均可造成锂电池的 自放电行为 ,这对自放电原因查找及估测电池的存储性能造成困难。 二、自放电率的测量方法 通过上述分析可知,由于锂电池自放电率普遍较低。而自放电率本身又受温度、使用循环次数以及SOC等因素的影响,因此对电池实现自放电的精确测量是非常困难且耗时的工作。 1 自放电率传统测量方法 目前,传统的自放电检测方法有以下3种: ● 直接测量法 首先将被测电芯充电至一定荷电状态,并维持一段时间的开路搁置 ,然后对电芯进行放电以确定电芯的容量损失 。自放电率为 : 式中:C为电池的额定容量;C1为放电容量。开路搁置后,对电芯放电可以获得电芯的剩余容量。此时,再次对电芯进行多次充放电循环操作,确定电蒜此时的满容量。此方法可以确定电池不可逆容量损失与可逆容量损失。 ● 开路电压衰减率测量法 开路电压与电池荷电状态SOC有直接关系,只需要测量一段时间内电池的OCV的变化率,即: 该方法操作简单,只需记录任意时问段内电池的电压,进而根据电压与电池SOC的对应关系即可得出该时刻电池的荷电状态。通过电压的衰减斜率以及单位时间所对应的衰减容量的计算,最终可得到电池的自放电率。 ● 容量保持法 测量电池期望保持的开路电压或者SOC所需要的电量,得出电池的自放电率。即测量保持电池开路电压时的充电电流,电池自放电率可以认为是测量得到的充电电流。 2 自放电率快速测量方法 由于传统测量方法所需时间较长,且测量精度不足,因此自放电率在电池检测过程中大多情况下只是作为一种筛选电池是否合格的方法。大量新颖方便的测量新方法的出现,为电池自放电的测量节省了大量时间和精力。 ● 数字控制技术 数字控制技术是利用单片机等,在传统自放电测量方法的基础上衍生出的新型自放电测量方法。该方法具有测量花费时间短,精度高,设备简单等优点。 ● 等效电路法 等效电路法是一种全新的自放电测量方法,该方法将电池模拟成一个等效电路,可快速有效地测量锂离子电池的自放电率 。 自放电率作为锂离子电池的一项重要性能指标,对电池的筛选及配组具有重要影响,因此测量锂电池的自放电率具有深远意义。 1 预测问题电芯 同一批电芯,所用材料和制成控制基本相同,当出现个别电池白放电明显偏大时 ,原因很可能是内部由于杂质 、毛刺刺穿隔膜而产生了严重的微短路。因为微短路对电池的影响是缓慢的和不可逆的。所以,短期内这类电池的性能不会与正常电池相差太 多,但是长期搁置后随着内部不可逆反应的逐渐加深,电池的性能将远远低于其出厂性能以及其他正常电池性能。因此为了保证出厂电池质量,自放电大的电池必须剔除。 2 对电池进行配组配组 锂电池需要较好的一致性,包括容量、电压、内阻以及白放电率等。电池的自放电率对电池组的影响主要表现为:一旦组装成模块后,因各个单体锂电池的自放电率不 同,在搁置或者循环过程中,电压会出现不同程度下降,而在串联充电下,其受电流又会相等,故每次充电后都可能会在锂电池模块中出现过充或者未充满的单体电池 ,随着充放电的次数增加,电池性能会逐渐恶化,循环寿命相比未配组的单体电池大幅下降。因此,电池配组要求对锂离子电池的自放电率进行精确测量并筛选。 3 电池SOC估算修正 荷电状态也叫剩余电量,代表的是电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值,常用百分数表示。自放电率对于锂离子电池的SOC估算具有重要参考价值 。经过自放电电流对SOC初值的修正可提高SOC估算精度,一方面对客户而言可根据剩余电量估算产品可使用时间或行驶距离;另一方面提高BMS的SOC预测精度可有效预防电池过充过放,从而延长电池使用寿命 。以上就是锂电池自放电率解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-10-28 关键词: 放电率 锂电池 电解液

  • 引发电动车革命!专家研发新型电解液:大幅提升锂金属电池性能

    引发电动车革命!专家研发新型电解液:大幅提升锂金属电池性能

    6月22日,据外媒报道,美国斯坦福大学的研究人员发表在《自然-能源》(Nature Energy》上的一项新研究,展示了一种全新的电池电解液技术如何提高锂金属电池的性能。 锂金属电池相比锂离子电池更轻,并且相同的重量下能够带来两倍于锂离子的能量。因此,锂金属电池是一项对电动汽车及其他设备更有前途的电池技术。 但锂枝晶生长是影响锂金属电池安全性和稳定性的根本问题之一。锂枝晶的生长会导致锂离子电池在循环过程中电极和电解液界面的不稳定会,不断消耗电解液并导致金属锂的不可逆沉积,形成死锂造成低库伦效率。此外,锂枝晶的形成甚至还会刺穿隔膜导致锂离子电池内部短接,造成电池的热失控引发燃烧爆炸。 研究人员表示,电解液是阻止锂枝晶生长的关键问题,因此我们想利用有机化学为这些电池合理设计和制造新的、稳定的电解质。 研究中,研究人员利将商用的普通电解液加入了氟原子,并利用其吸引电子的能力来创建一个新分子,以使锂金属阳极在电解液中发挥良好的作用。结果是产生了一种新的合成化合物,简称FDMB。氟是锂电池电解质中广泛使用的元素,因此FDMB可大量制作并且十分便宜。 随后,研究人员在锂金属电池中测试了这种新型电解液。结果发现,经过420次充放电循环后,实验电池仍然保持了90%的初始电量。此前,普通的锂金属电池大约在30次循环放电后就不能用了。 此外,研究人员还测量了锂离子在充放电过程中的库仑效率(放电效率),在半电池的情况下,库仑效率为99.52%;在全电池的情况下,库仑效率为99.98%的。 研究人员表示,该研究为锂金属电池的应用带来了希望,也为下一代电动汽车的发展带来了新的希望。 猜你喜欢的商品>> 一次性医用外科口罩50只 39.9元 南极人充电式声波电动牙刷 券后价7.9元 【三只松鼠】 早餐蛋糕面包两箱 券后价 32.9元 超轻透气减震跑步运动鞋 券后价79元 国民高弹缓震 运动休闲鞋 券后价74元 亲肤大豆纤维七孔空调被 券后价 79元 腾讯视频会员年费99元/京东plus联合年卡128元

    时间:2020-07-14 关键词: 锂离子 锂金属电池 电解液

  • 如何改善锂电池的低温性能?

    如何改善锂电池的低温性能?

    锂离子电池以其高比能量及功率密度、长循环寿命、环境友好等特点在消费类电子产品、电动汽车和储能等领域得到了广泛的应用。作为新能源汽车的动力源,锂离子电池在实际应用中仍存在较多问题,如低温条件下能量密度明显降低,循环寿命也相应受到影响,这也严重限制锂离子电池的规模使用。 目前,研究者们对造成锂离子电池低温性能差的主要因素尚有争论,但究其原因有以下3个方面的因素: 1..低温下电解液的粘度增大,电导率降低; 2.电解液/电极界面膜阻抗和电荷转移阻抗增大; 3.锂离子在活性物质本体中的迁移速率降低. 由此造成低温下电极极化加剧,充放电容量减小。 另外,低温充电过程中尤其是低温大倍率充电时,负极将出现锂金属析出与沉积,沉积的金属锂易与电解液发生不可逆反应消耗大量的电解液,同时使SEI膜厚度进一步增加,导致电池负极表面膜的阻抗进一步增大,电池极化再次增强,最将会极大破坏电池的低温性能、循环寿命及安全性能。 本文综述了锂离子电池低温性能的研究进展,系统地分析了锂离子电池低温性能的主要限制因素。从正极、电解液、负极三个方面讨论了近年来研究者们提高电池低温性能的改性方法。 一、正极材料 正极材料是制造锂离子电池关键材料之一,其性能直接影响电池的各项指标,而材料的结构对锂离子电池的低温性能具有重要的影响。 橄榄石结构的LiFePO4放电比容量高、放电平台平稳、结构稳定、循环性能优异、原料丰富等优点,是锂离子动力电池主流正极材料。但是磷酸铁锂属于Pnma空间群,P占据四面体位置,过渡金属M占据八面体位置,Li原子沿[010]轴一维方向形成迁移通道,这种一维的离子通道导致了锂离子只能有序地以单一方式脱出或者嵌入,严重影响了锂离子在该材料中的扩散能力。尤其在低温下本体中锂离子的扩散进一步受阻造成阻抗增大,导致极化更加严重,低温性能较差。 镍钴锰基LiNixCoyMn1-x-yO2是近年来开发的一类新型固溶体材料,具有类似于LiCoO2的α-NaFeO2单相层状结构。该材料具有可逆比容量高,循环稳定性好、成本适中等重要优点,同样在动力电池领域实现了成功应用,并且应用规模得到迅速发展。但是也存在一些亟需解决的问题,如电子导电率低、大倍率稳定性差,尤其是随着镍含量的提高,材料的高低温性能变差等问题。 富锂锰基层状正极材料具有更高的放电比容量,有望成为下一代锂离子电池正极材料。然而富锂锰基在实际应用中存在诸多问题:首次不可逆容量高,在充放电的过程中易由层状结构向尖晶石结构转变,使得Li+的扩散通道被迁移过来的过渡金属离子堵塞,造成容量衰减严重,同时本身离子以及电子导电性不佳, 导致倍率性能和低温性能不佳。 改善正极材料在低温下离子扩散性能的主流方式有: 1 采用导电性优异的材料对活性物质本体进行表面包覆的方法提升正极材料界面的电导率,降低界面阻抗,同时减少正极材料和电解液的副反应,稳定材料结构。 Rui等采用循环伏安和交流阻抗法对碳包覆的LiFePO4的低温性能进行了研究,发现随着温度的降低其放电容量逐渐降低,-20°C时容量仅为常温容量的33%。作者认为随着温度降低,电池中电荷转移阻抗和韦伯阻抗逐渐变大,CV曲线中的氧化还原电位的差值增大,这表明在低温下锂离子在材料中的扩散减慢, 电池的法拉第反应动力学速率减弱造成极化明显增大(图1)。 Lv等设计合成了一种快离子导体包覆镍钴锰酸锂的复合正极材料,该复合材料显示出优越的低温性能和倍率性能,在-20°C仍保持127.7mAh·g-1的可逆容量,远优于镍钴锰酸锂材料86.4mAh·g-1。通过引入具有优异离子电导率的快离子导体来有效改善Li+扩散速率,为锂离子电池低温性能改善提供了新思路。 2 通过Mn、Al、Cr、Mg、F等元素对材料本体进行体相掺杂,增加材料的层间距来提高Li+在本体中的扩散速率,降低Li+的扩散阻抗,进而提升电池的低温性能。 Zeng等采用Mn掺杂制备碳包覆的LiFePO4正极材料,相比原始LiFePO4,其在不同温度下的极化均有一定程度的减小,显著提升材料低温下的电化学性能。Li等对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2材料进行Al掺杂,发现Al增大了材料的层间距,降低了锂离子在材料中的扩散阻抗,使其在低温下的克容量大大提高。 磷酸铁锂正极材料在充电过程从磷酸铁锂相至磷酸铁相间的相转变比放电过程从磷酸铁相至磷酸铁锂相间的相转变更缓慢,而Cr掺杂可促进放电过程从磷酸铁相至磷酸铁锂相间的相转变,从而改善LiFePO4的倍率性能和低温性能。 3 降低材料粒径,缩短Li+迁移路径。需要指出的是,该方法会增大材料的比表面积从而与电解液的副反应增多。 Zhao等研究了粒径对碳包覆LiFePO4材料低温性能的影响,发现在-20°C下材料的放电容量随着粒径的减小而增大,这是因为锂离子的扩散距离缩短, 使脱嵌锂的过程变得更加容易。Sun等研究表明,随着温度的降低LiFePO4的放电性能显著降低,粒径小的材料具有较高的容量和放电平台。 二、电解液 电解液作为锂离子电池的重要组成部分,不仅决定了Li+在液相中的迁移速率,同时还参与SEI膜形成,对SEI膜性能起着关键性的作用。低温下电解液的黏度增大,电导率降低,SEI膜阻抗增大,与正负极材料间的相容性变差,极大恶化了电池的能量密度、循环性能等。 目前,通过电解液改善低温性能有以下两种途径: (1)通过优化溶剂组成,使用新型电解质盐等途径来提高电解液的低温电导率; (2)使用新型添加剂改善SEI膜的性质,使其有利于Li+在低温下传导。 1 优化溶剂组成 电解液的低温性能主要是由其低温共熔点决定,若熔点过高,电解液易在低温下结晶析出,严重影响电解液的电导率。碳酸乙烯酯(EC)是电解液主要溶剂组分,但其熔点为36°C,低温下在电解液中溶解度降低甚至析出,对电池的低温性能影响较大。通过加入低熔点和低黏度的组分,降低溶剂EC含量,可以有效降低低温下电解液的黏度和共熔点,提高电解液的电导率。 Kasprzyk等通过EC和聚(乙二醇)二甲醚两种溶剂混和获得非晶态电解液,仅在-90°C附近出现了一个玻璃化转变温度点,这种非晶态的电解液极大地提高了电解液在低温下的性能;在-60°C下,其电导率仍然能够达到0.014mS·cm-1,为锂离子电池在极低温度下使用提供了一个良好的解决方案。 链状羧酸酯类溶剂具有较低的熔点和黏度,同时它们的介电常数适中,对电解液的低温性能具有较好的影响。Dong等采用乙酸乙酯(EA) 作为共溶剂,双三氟甲基磺酸亚胺锂作为电解质盐,该电解液的理论熔点达到-91°C,沸点达到81°C。结果表明,该电解液即便是在-70°C的极限低温下,离子电导率仍达到0.2mS·cm-1,结合有机物电极作为正极和1,4,5,8-萘酐衍生的聚酰亚胺作为负极,该电池在-70°C下仍然具有常温容量的70%。 Smart等对链状羧酸酯类作为电解液共溶剂提高电池的低温性能做了大量研究。研究表明,以乙酸乙酯、丙酸乙酯、乙酸甲酯、丁酸甲酯作为电解液共溶剂有利于电解液低温电导率的提高,极大地改善了电池的低温性能。 2 新型电解质盐 电解质盐是电解液的重要组成之一,也是获得优良低温性能的关键因素。目前,商用电解质盐是六氟磷酸锂,形成的SEI膜阻抗较大,导致其低温性能较差,新型锂盐的开发迫在眉睫。四氟硼酸锂阴离子半径小,易缔合,电导率较LiPF6低,但是低温下电荷转移阻抗小,作为电解质盐具有良好的低温性能。 Zhang等以LiNiO2/石墨为电极材料,研究发现低温下LiBF4的电导率低于LiPF6,但其低温-30°C的容量为常温容量的86%,而LiPF6基电解液仅为常温容量的72%,这是由于LiBF4基电解液的电荷转移阻抗较小,低温下的极化小,因此电池的低温性能较好。然而LiBF4基电解液无法在电极界面形成稳定的SEI膜,造成容量衰减严重。 二氟草酸硼酸锂(LiODFB)作为锂盐的电解液在高低温条件下都具有较高的电导率, 使锂离子电池在宽温度范围内展现出优异的电化学性能。Li等研究发现LiODFB/LiBF4-EC/DMS/EMC电解液在低温下具有良好的低温性能,测试表明石墨/Li扣式电池在低温-20°C,0.5C循环20周后容量保持率为:LiODFB/LiBF4EC/DMS/EMC (53.88%) > LiPF6EC/DEC/DMC/EMC (25.72%) ,前者容量保持率远高于后者,该电解液在低温环境下具有良好的应用前景。 LiTFSI作为新型锂盐具有高的热稳定性,阴阳离子的缔合度小,在碳酸酯体系中具有高的溶解度和解离度。在低温情况下,LiFSI体系电解液较高的电导率和较低的电荷转移阻抗保证了其低温性能。Mandal等采用LiTFSI作为锂盐,EC/DMC/EMC/PC(质量比15:37:38:10)为基础溶剂,所得电解液在-40°C下仍具有2mS·cm-1的高电导率。

    时间:2019-07-19 关键词: 电池 电源技术解析 锂离子 电解液

  • 高压锂离子电池发展受限?这几款电解液添加剂带来新生机

    高压锂离子电池发展受限?这几款电解液添加剂带来新生机

    普通锂离子池电解液在高电压下的氧化分解限制了高压锂离子电池的发展,为了解决这一问题,需要设计、合成新型的耐高压电解液或寻找合适的电解液添加剂。然而从经济效益考虑,发展合适的电解液添加剂来稳定电极/电解液界面更加受到研究者们的青睐。本文中介绍了高压锂离子电池电解液添加剂方面的研究进展,并按照添加剂的种类将其分为6部分进行探讨:含硼类添加剂、有机磷类添加剂、碳酸酯类添加剂、含硫添加剂、离子液体添加剂及其它类型添加剂。含硼添加剂含硼化合物经常作为添加剂应用到不同正极材料的锂离子电池中,在电池循环过程中,很多含硼化合物会在正极表面形成保护膜,来稳定电极/电解液之间的界面,从而提高电池性能。考虑到含硼化合物的这一独特性能,众多学者开始尝试将其应用到高压锂离子电池中,来增强正极界面稳定性。Li等将三(三甲基烷)硼酸酶 (TMSB)应用到以 Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2 作正极材料的高压锂离子电池中,发现当有0.5%(质量分数)TMSB 添加剂存在时,循环200圈后容量保持74%(电位范围2-4.8 V,充放电倍率为0.5 C),而没有添加剂存在时,容量保持仅为19%。为了解TMSB对正极表面修饰的作用机制,ZUO 等将TMSB添加到LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2石墨全电池中,并分别对正极材料进行了XPS与TEM分析,得到下图所示的结论:在没有添加剂存在时,随着循环次数的增加,会逐渐在正极表面形成一层有LiF存在的正极电解液界面(CEI)膜,这层膜较厚而且阻抗较高;加入TMSB后,缺电子的含硼类化合物会提高正极表面 LiF 的溶解度,形成的SEI膜较薄,阻抗较低。除了TMSB ,现如今应用到高压锂离子电池中的含硼类添加剂还包括双草酸硼酸锂(LiBOB)、双氟草酸硼酸锂 (LiFOB)、四甲基硼酸酯(TMB) 、硼酸三甲酯(TB)以及三甲基环三硼氧烷等,这些添加剂在循环过程中会比电解液溶剂优先被氧化,形成的保护性膜覆盖到正极表面,这层保护性膜具有良好的离子导电性,能抑制电解液在随后的循环中发生氧化分解以及正极材料结构的破坏,稳定电极/电解液界面,并最终提高高压锂离子电池的循环稳定性。有机磷添加剂根据前线轨道能量与电化学稳定性的关系:分子的 HOMO 越高,轨道中的电子越不稳定,氧化性越好:分子的 LUMO 越低,越容易得电子,还原性越好。因此,通过计算添加剂分子与溶剂分子的前线轨道能量,可以从理论上判断添加剂的可行性。SONG 等利用Gaussian 09 程序,采用密度泛函理论(DFT) 在 B3LYP/6-311+(3df,2p) 水平下分别对三(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸酯 (TFEP) 、三苯基亚磷酸酯 (TPP) 、三(三甲基硅基)亚磷酸酯(TMSP) 以及亚磷酸三甲酯(TMP) 类添加剂以及溶剂分子进行优化,得到相应的优势构象,并对其进行了前线轨道分析。下图可以看出,这些亚磷酸酯化合物的 HOMO 能量远高于溶剂分子,表明亚磷酸酯类化合物比溶剂分子具有更高的氧化性,在正极表面能优先发生电化学氧化,形成SEI膜覆盖在正极表面。除了亚磷酸酯类添加剂,目前所用的有机磷类添加剂还包括磷酸酯类化合物。 XIA 等将三烯丙基磷酸酯(TAP)添加剂应用到 Li[Ni0.42Mn0.42Co0.16]O2 (NMC442)石墨全电池中,发现当有TAP存在时会显著提高库仑效率,长时间循环后,仍然具有很高的容量保持。XPS结果表明,在循环过程中,烯丙基可能会发生交联电聚合反应,得到的产物覆盖到电极表面,形成均匀的SEI膜。碳酸酯类添加剂含氟皖基 (PFA) 化合物具有很高的电化学稳定性,同时具备疏水性与疏油性的特性,当 PFA 添加到有机溶剂中,疏溶剂的PFA会凝聚到一起形成胶团。由于PFA的这一特性,ZHU等尝试将全氟烃基(下图中TEM-EC、PFB-EC、PFH-EC 、PFO-EC)取代的碳酸亚乙酯添加到高压锂离子电池电解液中,对于Li1.2Ni0.15Mn0.55Co0.1O2石墨电池,当加入0.5% (质量分数)的PFO-EC后,电池在长时间循环过程中性能明显提高,这主要是因为添加剂在循环过程中形成了双层的钝化膜,同时减少电极表面的降解与电解液的氧化分解。含硫添加剂近年来,将有机磺酸酯作为添加剂应用到锂离子电池中的报道很多。PIRES将 1,3-丙磺酸内酯 (PS) 加入到高压锂离子电池电解液中,有效抑制了电极表面副反应的发生以及金属离子的溶解。ZHENG 等用二甲磺酰甲烷(DMSM) 作为高压 LiNil/3Col/3Mn1/3O2石墨电池电解液添加剂,XPS、SEM以及TEM分析结果表明,MMDS的存在对正极SEI膜具有很好的修饰作用,即使在高压下也能显著降低电极/电解液界面阻抗,提高正极材料的循环稳定性。此外,HUANG等分别研究了三氟甲基苯硫醚 (PTS)添加剂在高压锂离子电池室温及高温下的循环性能。理论计算数据与实验结果分析得出,在循环过程中PTS 比溶剂分子优先被氧化,形成的SEI膜提高了电池在高电压下的循环稳定性。此外,一些噻吩及其衍生物也被考虑作为高压锂离子电池添加剂使用,当加入这些添加剂后,会在正极表面形成聚合物膜,避免了电解液在高压下的氧化分解。离子液体添加剂离子液体是一种低温熔融盐,因其具备蒸汽压低、电导率高、不易燃、热稳定及电化学稳定性高等优点而被广泛应用到锂离子电池中。目前已报道的文献主要是将纯离子液体作为普通锂离子电池电解液使用,中国科学院过程工程研究所李放放课题组考虑到离子液体独特的物理化学性质,尝试将其作为添加剂应用到高压锂离子电池中,如分别将4种烯烃取代咪唑双(三氟甲基磺酰)亚胺离子液体添加到了1.2 mol/L的LiPF6/EC/EMC电解液中,并对其进行了循环性能测试,见下图。结果表明,首次充放电效率都明显提高,尤其添加 3% (质量分数)的[AVlm][TFSI] 离子液体时,电池的放电容量和循环性能最好。此外,BAE 等用双(三氟甲基磺酰)亚胺三乙基 (2-甲氧乙基)季磷盐 (TEMEP-TFSI)作有机电解液添加剂,发现TEMEP-TFSI可以有效提高 Li/LiMn1.5Ni0.5O4半电池的容量保持率,同时可降低电解液的可燃性。TEM和XPS 的结果表明,添加剂在LNMO表面形成了稳定保护膜,有效抑制了电解液的分解。其他添加剂类型除了上面提到的几种类型的添加剂外,CHEN等尝试用有机硅类化合物作高压锂离子电池添加剂,当向电解液中加入0.5% (质量分数)的烯丙氧基三甲硅 (AMSL)时,电池的循环性能与热稳定性明显提高;SEM、XPS 及 FTIR 分析结果表明,AMSL会在正极表面形成保护性膜:另外通过对石墨负极进行循环性能以及 CV 测试,发现加入添加剂后放电容量会轻微增加,与不含添加剂时的 CV曲线相比,加入AMSL后会在原来还原峰,相对较高的电压处出现一个新的还原峰,表明 AMSL会优先被还原,形成稳定的SEI 膜覆盖到石墨负极的表面,抑制了电解液在电极表面进一步的还原分解,增强了循环稳定性,由于AMSL能同时在LiNi0.5Mn1.5O4与石墨负极形成SEI膜来稳定电极界面,因此其有望成为一种理想的添加剂得到更进一步的应用。一些苯的衍生物也可用作高压锂离子电池添加剂,KANG 等将 1,3,5-羟基苯 (THB) 加入到碳酸酯类电解液中,在高温、高压下表现出了良好的热稳定性和电化学稳定性。总结传统使用的有机碳酸酯类电解液在高电压下持续的氧化分解以及正极材料过渡金属离子的溶解问题,限制了高压正极材料的容量发挥和应用,发展高压电解液添加剂是改善电池性能既经济又有效的方法。现今所报道的高压添加剂在循环过程中一般会比溶剂分子优先氧化,在正极表面形成钝化膜,稳定电极/电解液界面,最终实现电解液能在高压下稳定存在。从目前公开报道的国内外研究进展来看,在高压电解液的开发方面,引入高压添加剂一般可以获得 4.4-4.5 V 的电解液。但是对于富锂、磷酸钒锂、高压镍锰等正极材料,由于可充电电压达到了4.8V 甚至5V 以上,必须开发可耐更高电压的电解液才能获得更高的能量密度。

    时间:2018-09-13 关键词: 电源技术解析 锂电池 电解液

  • 锂氧电池是如何工作的?一文揭晓其中的猫腻

    锂氧电池是如何工作的?一文揭晓其中的猫腻

    随着锂离子电池能量密度的提高,传统的“含锂氧化物/石墨”电池结构已经难以满足高比能量锂离子电池的需求。在众多的新型高比能量电池中,Li-O2电池是其中佼佼者,比能量可以达到900Wh/kg以上,远超现有的锂离子电池技术。Li-O2电池之所以有如此该的比能量主要是得益于其正极材料O2在空气中的储量几乎是“无限”的,因此正极的比容量也就是“无限”的,所以Li-O2电池容量的唯一的限制因素就是负极Li的数量。Li-O2电池的性能受到很多因素的影响,包括正极的反应机理、反应产物的形貌等因素都会对锂空气电池的放电特性产生较大的影响,而这些因素都主要依赖于电解液的选择。来自美国西北太平洋国家实验室的Langli Luo等人近日利用环境透射电子显微镜对全固态Li-O2电池的反应机理进行了研究,研究显示在CNT表面首先形成LiO2化合物,随后该产物发生歧化反应生成Li2O2和O2,O2的释放生成了一个外层由Li2O构成,内层由Li2O2构成的中空球状结构。目前该型研究成果已经发表在了最新的Natural Nanotechnology杂志上。环境透射电子显微镜能够在氧气环境下进行工作,从而使得在原子级别对锂氧电池的反应过程进行直接的观测成为可能。实验中Langli Luo利用载有纳米RuO2催化剂的CNT作为正极,金属Li作为负极,金属Li表层的Li2O作为固体电解质,电池结构如下图所示。反应产物的形成过程如下图所示,从图上我们可以注意到,在反应开始不久后,就在三相界面出现了一个中空的球,随后这个球持续长大,从一开始直径50nm到最后生长到了200nm,随后该中空球结构开始收缩和坍塌。目前还不清楚,为何反应产物不形成固体颗粒或者是层状结构。为了对这其中的机理进行深入的理解,Langli Luo采用了局部电子衍射技术(SAED)对充放电过程中材料的相变进行了研究。研究显示,初始反应产物LiO2很快会发生歧化反应生成Li2O2和O2,在颗粒内部释放的O2被封锁在了颗粒的内部,从而导致了颗粒成为中空结构,如下图所示。从SAED的分析结果来看,在开始的几秒钟时间内,反应产物中只有LiO2,30秒之后,Li2O2和LiO2开始共存,大约100s后LiO2的衍射峰消失,反应产物只剩下Li2O2和Li2O,TEM分析结果显示中空球的外侧为Li2O,内侧为Li2O2。充电过程则正好相反,开始的时候观察到了Li2O和Li2O2的衍射峰,在48s时出现了LiO2的衍射峰,但是在120s时并没有再出现LiO2的衍射峰,说明LiO2只是Li2O2分解的一个中间产物。整个过程为我们揭示了Li-O2电池的充放电反应途径,在放电的时候,Li+通过电解液扩散到CNT表面,在三相界面发生反应,生成LiO2,然后LiO2发生歧化反应(LiO2?Li2O2+O2),生成Li2O2和O2,反应释放的O2会将反应产物从最初的10nm左右,吹到100nm左右,而在产物的表面由于有丰富的Li+,因此会与O2反应生成Li2O。在充电的过程中,Li2O2首先会失去一个Li+和一个电子,形成LiO2,随后LiO2发生分解,产生Li2O2和O2,然后Li2O2再次失去Li+和电子,如此循环指导所有的Li2O2消耗完毕。Langli Luo的工作为我们理解Li-O2电池的反应过程和机理作出重要的贡献,对Li-O2电池的电极设计具有重要的参考意义。

    时间:2018-09-10 关键词: 锂离子电池 电源技术解析 电解液

  • 电解液在锂电池发展中扮演重要角色

    电解液在锂电池发展中扮演重要角色

    锂离子电池产业的发展,离不开锂离子电池电解液材料的研究。为了适应锂离子电池产业发展的需要,不断满足锂离子电池的各种功能要求,锂离子电池电解液的研究显得尤为重要。 在锂离子电池产业的形成中,实用化有机液体电解液是功不可没的。另外,针对不同的正负极材料调整配套的电解液组成,可以优化电池的综合性能,降低锂离子电池的成本,从而使锂离子电池替代一次性碱性电池市场成为可能。 电解液的每一次进步都有力地推动了锂离子电池的应用和迅速发展,而且在可预见的未来动力电池产业发展中,电解液材料仍将在锂电池的发展中扮演非常关键的角色。 电解液设计、生产、使用程序电解液与电池性能关系密切 锂离子电池的性能与电解液之间存在密不可分的关系: 1.锂离子动力电池 该电池主要应用于航模、电动汽车、电动单车、电动摩托、电动工具等领域。电解液根据电池所用正负极材料、高低温和安全性要求等来进行设计,确保电池在安全、热稳定、化学和电化学性能稳定、与正负极兼容方面同时满足要求。通常使用多元溶剂,配合适当的锂盐和添加剂,组成各项性能兼顾的锂离子电池电解液,从而使锂离子电池满足动力电池的要求。 2.耐超低温锂离子电池 该电池主要应用于军工、航空航天及北方寒冷地区,要求在低温甚至是超低温的条件下,仍能正常或部分正常工作,发挥常规容量的50%以上。电解液主要在溶剂熔点和溶质搭配方面进行综合考虑,通常选用熔点较低的溶剂体系,以满足电池的低温要求。 3.高容量长寿命锂离子电池 18650型电池容量已由最初的1350mAh发展到了现在的2200mAh,下一步的目标是提升到2600mAh~3600mAh甚至更高。因此需要在正负极材料和合成工艺等方面进行改进,比如使用高镍正极复合材料,硅合金、锡合金等高容量负极材料。工艺方面可以通过提高电极活性物质压实密度或采用新的涂布工艺等,要求电池达到高容量的同时,具备良好的循环寿命。 4.高安全性锂离子电池 通过改善电解液的溶剂体系和防过充添加剂、阻燃添加剂的使用,使电池在过充电、短路、高温、跌落、针刺和热冲击等情况下的安全性能得以大大提高。 5.适用于各种正负极材料的锂离子电池 由于常规正极材料所使用的钴资源的匮乏,以及成本、安全性、环保性方面的局限,各种新型正负极材料不断被开发出来并投入应用,与此相适应的各种功能锂离子电池电解液被大量开发出来。 由此可见,锂离子电池电解液的设计和研究都是紧紧围绕锂离子电池产业的性能需要来进行的,因此是密不可分的重要组成部分。 电解液材料未来发展趋势 锂离子电池凭借其自身的综合优势正在走进一个更为庞大的产业群——— 汽车动力电池领域。据统计,该市场规模将达到1000亿美元。为了适应这个庞大的产业群,锂离子电池电解液材料未来的发展趋势将主要集中在新型溶剂、离子液体、添加剂、新型锂盐等方面,与新型正、负极材料相匹配,从而使锂离子电池更安全,具有更高的功率、更大的容量,最终安全方便地应用于电动车、储能、航天以及更广泛的领域。 为了满足锂离子电池产业未来发展的需要,必须开发出高安全性、高环境适应性的动力电池电解液材料。主要应从电解液的溶剂、溶质和添加剂的选择上进行考量: (1)尽量选择工作温度范围宽的溶剂,溶剂的熔点最好能在-40℃以下,沸点最好在150℃以上或更高,电化学窗口宽的溶剂能更好地防止在荷电状态下的电解液的氧化还原反应,同时可以提高电池的循环稳定性。比如可以考虑使用离子液体、新型溶剂、多组分溶剂等,从而解决动力电池的安全性和环境适应性。 (2)选择合适的溶质,提高电池的环境适应性。目前通常所用的LiPF6(锂六氟磷酸盐)分解温度低,从60℃开始就有少量分解,在较高温度或恶劣的环境下,分解的比例大大增加,产生HF(氢氟酸)等游离酸,从而使电解液酸化,最终导致电极材料的损坏以及电池性能的急剧恶化。 (3)可以考虑添加适量的阻燃添加剂、氧化还原穿梭添加剂、保护正负极成膜添加剂等。采用阻燃添加剂可以确保电池内部热失控时,电解液不会燃烧起火,使电池安全性得以保证。采用氧化还原穿梭添加剂的作用是,防止当电池尤其是动力电池组由于在使用过程中出现异常的状况,单体电池会经常性过充或过放,从而导致电池性能的迅速恶化,进而影响整组电池的性能和使用,甚至带来安全隐患的发生。采用正负极成膜添加剂的作用是可以有效地保护正负极材料在充电状态下与电解液的接触反应,通过成膜的形式,将高度活性的正负极与电解液隔离开来,从而防止电解液在电极表面的反应。 综上所述,锂离子电池电解液的发展必定促进锂离子电池的未来发展,最终为全球环保问题的解决作出应有的贡献。 相关链接 锂电池电解液的发展历程 上世纪90年代以来,锂离子电池电解液的发展大体经过了3个阶段,分别是: 第一阶段,富含碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)的二元液体电解液。1996年锂离子电池诞生初期,电解液中的EC或PC含量高,通常在50%左右,那时负极材料多用石油焦,而其对PC的嵌层不敏感。此时的锂离子电池性能较差,容量也较低,主要应用于手机电池领域。 第二阶段,富含碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)等低黏度组分的电解液。1997年~2004年间,为了进一步提高电解液的导电性,改善电解液与石墨类负极材料的相容性,PC基本不被使用,EC的用量被控制在15%-35%之间。为了改善电解液的成膜性质,新型溶剂如碳酸甲乙酯(EMC)等出现并与EC配合使用,添加剂也在这阶段开始大量出现,并有少量进入产业化生产阶段。此时锂离子电池性能和容量大幅度提高,电池寿命大大延长,镍氢、铅酸电池市场被快速替代。 第三阶段,多元化液态锂离子电池电解液。最近几年来,锂离子电池电解液的发展很快,优化方案也非常多,电解液的锂盐不止一种,溶剂组成更加复杂。另外,高温电解液、低温电解液、安全电解液、高功率动力电池电解液开始占据显著地位。同时,新的溶剂也不断出现并得到应用。因此,电池性能得以进一步提高,功能化、专业化更加明显,从而推动了锂离子电池产业进入飞速发展时期。此时,锂离子电池不断抢占传统电池的市场份额,同时又在不断拓展新的应用领域,从数码产品、储能电池到玩具、电动工具、电动单车等等。 未来锂离子电池电解液的发展方向将是:更安全、更稳定、更长寿命的锂离子电解液的开发应用(比如离子液体、更稳定安全的电解质盐等),以及与之相匹配、安全性能更好的正、负极材料(如磷酸亚铁锂等),从而使锂离子电池在电动车领域迅速推广。 全球锂离子电池市场状况

    时间:2018-09-06 关键词: 电源技术解析 锂电池 电解液

  • 锂离子电池安全性问题

    1、使用安全型锂离子电池电解质目前锂离子电池电解液使用碳酸酯作为溶剂,其中线型碳酸酯能够提高电池的充放电容量和循环寿命,但是它们的闪点较低,在较低的温度下即会闪燃,而氟代溶剂通常具有较高的闪点甚至无闪点,因此使用氟代溶剂有利于抑制电解液的燃烧。目前研究的氟代溶剂包括氟代酯和氟代醚。阻燃电解液是一种功能电解液,这类电解液的阻燃功能通常是通过在常规电解液中加入阻燃添加剂获得的。阻燃电解液是目前解决锂离子电池安全性最经济有效的措施,所以尤其受到产业界的重视。使用固体电解质,代替有机液态电解质,能够有效提高锂离子电池的安全性。固体电解质包括聚合物固体电解质和无机固体电解质。聚合物电解质,尤其是凝胶型聚合物电解质的研究取得很大的进展,目前已经成功用于商品化锂离子电池中,但是凝胶型聚合物电解质其实是干态聚合物电解质和液态电解质妥协的结果,它对电池安全性的改善非常有限。干态聚合物电解质由于不像凝胶型聚合物电解质那样包含液态易燃的有机增塑剂,所以它在漏液、蒸气压和燃烧等方面具有更好的安全性。目前的干态聚合物电解质尚不能满足聚合物锂离子电池的应用要求,仍需要进一步的研究才有望在聚合物锂离子电池上得到广泛应用。相对于聚合物电解质,无机固体电解质具有更好的安全性,不挥发,不燃烧,更加不会存在漏液问题。此外,无机固体电解质机械强度高,耐热温度明显高于液体电解质和有机聚合物,使电池的工作温度范围扩大;将无机材料制成薄膜,更易于实现锂离子电池小型化,并且这类电池具有超长的储存寿命,能大大拓宽现有锂离子电池的应用领域。常规的含阻燃添加剂的电解液具有阻燃效果,但是其溶剂仍是易挥发成分,依然存在较高的蒸气压,对于密封的电池体系来说,仍有一定的安全隐患。而以完全不挥发、不燃烧的室温离子液体为溶剂,将有希望得到理想的高安全性电解液。离子液体是在室温及相邻温度下完全由离子组成的有机液体物质,具有电导率高、液态范围宽、不挥发和不燃等特点,将离子液体用于锂离子电池电解液中有望解决锂离子电池的安全问题。2、提高电极材料热稳定性锂离子电池的安全问题是不安全电解质直接导致的,但从根源上来说,是因为电池本身的稳定性不高,热失控的出现导致的。而热失控的发生除了电解质的热稳定性原因,电极材料的热稳定性也是最重要的原因之一,所以提高电极材料的热稳定性也是提高电池安全性的重要环节,但是这里所说的电极材料热稳定性不但包括其自身的热稳定性,也要包括其与电解质材料相互作用的热稳定性。通常负极材料热稳定性是有其材料结构和充电负极的活性决定的。对于碳材料,球形碳材料,如中间相碳微球(MCMB)相对于鳞片状石墨,具有较低的比表面积,较高的充放电平台,所以其充电态活性较小,热稳定性相对较好,安全性高。而尖晶石结构的Li4Ti5O12,相对于层状石墨的结构稳定性更好,其充放电平台也高得多,因此热稳定性更好,安全性更高。因此,目前对安全性要求更高的动力电池中通常使用MCMB或Li4Ti5O12代替普通石墨作为负极。通常负极材料的热稳定性除了材料本身之外,对于同种材料,特别是石墨来说,负极与电解液界面的固体电解质界面膜(SEI)的热稳定性更受关注,而这也通常被认为是热失控发生的第一步。提高SEI膜的热稳定性途径主要有两种:一是负极材料的表面包覆,如在石墨表面包覆无定形炭或金属层;另一种是在电解液中添加成膜添加剂,在电池活化过程中,它们在电极材料表面形成稳定性较高的SEI膜,有利于获得更好的热稳定性。正极材料和电解液的热反应被认为是热失控发生的主要原因,提高正极材料的热稳定性尤为重要,在产业界正极材料的开发也更受关注,除了有其价格较高、利润较大的原因外,它在电池安全性中的重要地位也是其备受关注的一个重要原因。与负极材料一样,正极材料的本质特征决定了其安全特征。LiFePO4由于具有聚阴离子结构,其中的氧原子非常稳定,受热不易释放,因此不会引起电解液的剧烈反应或燃烧;而其他过渡金属氧化物正极材料,受热或过充时容易释放出氧气,安全性差。而在过渡金属氧化物当中,LiMn2O4在充电态下以λ-MnO2形式存在,由于它的热稳定性较好,所以这种正极材料也相对安全性较好。此外,也可以通过体相掺杂、表面处理等手段提高正极材料的热稳定性。

    时间:2018-09-06 关键词: 电池 电源技术解析 锂离子 电解液

  • 浅析锂离子电池电解液的发展趋势

    国家对电池的要求是到2020年要达到300瓦时/公斤。所以,提高电池的能量密度是未来电池的发展趋势,电解液未来发展趋势也是配合电池,提高能量密度、安全性、满足一致性。下面就随小编一起来了解一下相关内容吧。 电解液应用技术发展以配套电池能量密度提升和提升现有体系性能并重,所以根据以后电池的发展趋势列出了一系列需要解决的问题,如配合高电压、高能量密度的电解液怎么来组配,各个企业都有不同的解决办法,目前的解决办法就是添加剂的应用和一些新型的溶剂的添加。 目前大家研究比较多的一些新型锂盐,就现有的锂盐来讲被认为比较靠谱,但是电导率非常高,对电池还是有一些腐蚀。以前电解液更多的是满足3C市场的需求,随着动力电池的发展,以前的电解液厂和电池厂融合的不是很好,而且包装和运输上也满足不了现有电池的需求,比如说现在电池功率密度比较大、能量密度比较高,而且要求一致性非常高,远远不是3C电池的基本需求,这中间就出现了矛盾,一是电解液的生产企业需要一些自动化程度很高、智能化更高的设备来保证电解液的一致性。二是运输过程中要满足电池的需求。其实有时电解液受温度的影响非常大,作为现有的溶剂来讲,温度、溶点和负点,受温度影响比较大,所以运输到生产厂家可能已经造成了不均一或者一致性不好。 3C市场毕竟是小批量,批量多,随着新能源汽车市场的发展,动力电池需求量非常大,我们需要站的更高一些,要满足新能源汽车,站在汽车的角度看待电解液的需求,对电解液会有新的理解。所以建议行业进行整合,现有电解液厂和电池厂一定要融合到一起,才能很好的满足新能源汽车对电池的需求。

    时间:2018-03-29 关键词: 电池 电源技术解析 锂离子 电解液

  • 电动汽车带火动力电池,相关行业大规模扩展

    电动汽车带火动力电池,相关行业大规模扩展

    现今,电动汽车已是大势所趋,各国纷纷不遗余力大力发展,抢占市场。根据规划,到2020年我国新能源汽车年产销将达到200万辆。可以预见的是,随着新能源汽车的发展,作为其核心的动力电池未来的需求量有多大。有业内人士预计,到2020年动力电池的需求量将达到125Gwh。随着动力电池的需求量增加,锂电行业势必迎来大规模投扩产态势,未来资本市场对动力电池的投资将进一步加速。   全球锂离子电池市场进入高速发展通道,国内锂电池市场保持较高增速,锂电池材料将继续受益。根据测算,“十三五”期间,国内锂电池需求年平均增速为25%以上。锂电池上游正极材料、负极材料、电解液、隔膜产业将继续受益锂电池需求增长。 据不完全统计,仅是2017年上半年,国内就有夸张的超510.33亿元资金涌入锂电四大材料领域。为了应对未来激烈的市场竞争,应早做准备。 一、正极材料   可以说正极材料是锂电池中主要的一环,直接影响锂电池的性能、质量、充电容量等,是最为关键的材料。也因此锂电正极材料种类繁多,有钴酸锂、磷酸亚铁锂、多元材料、锰酸锂等。锂电池正极材料市场可以细分为小型锂电池和大型锂电池正极材料市场。小型锂电池正极材料包括钻酸锂、三元材料和锰酸锂,而储能和动力锂电池正极材料主要是锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料锂电池发展趋势是提高材料的比能量,根据储能电池及动力电池的发展需要,正极材料的容量比需要大幅增加。随着金属复合型正极材料的发展,三元系在提高比能量方面具有突出的潜力。 三元材料是最近几年发展起来的新的正极材料,三元材料具有容量高、电压高等优点,其在小型电池中逐渐占据一定市场份额,并在动力电池领域具有良好的发展前景。 二、负极材料   从锂离子电池的发展历史来看,负极材料的研究对锂离子电池的出现起着决定性作用。最早对锂电池负极材料的研究是金属锂,然而由于电池的安全问题以及循环性能不佳,未能达到实用阶段便宣告失败。直到90年代SONY公司首次将碳材料用于锂离子电池负极,才实现了锂离子电池的商业化。 因动力电池对负极材料的需求量远大于3C数码电池,负极材料的需求一直在飞速增长,国内负极材料的需求增长最快的是人造石墨,而人造石墨的均价高于天然石墨。 全球负极材料呈现高度集中化。国内行业龙头企业通过扩大负极材料的生产规模,来强化公司产品原材料的议价能力,提高生产设备的使用效率,增强市场竞争力。 三、电解液   电解液需求环比提升明显,旺季来临,预计下半年出货量将环比高速增长。下游电池需求旺季来临,受益于商用车销量大幅提升,同时由于下游公交客车大规模采购启动,且物流车加速回暖,预计商用车将进一步走强,而乘用车保持良好增速,故而动力电池电解液需求同比环比都将大幅提升。 电解液价格企稳,随需求旺季来临,价格具备上涨动力。电解液价格受原材料六氟磷酸锂影响较大。六氟磷酸锂目前跌至当前的14-15万/吨(高端产品价格高1-2万/吨),而六氟磷酸锂主要成本为碳酸锂(1吨六氟磷酸锂需要0.33吨碳酸锂),今年初以来碳酸锂价格微涨至14-15万/吨,因此六氟的成本维持在11万左右,故而六氟磷酸锂毛利率跌至25%-30%左右,因此当前六氟的利润空间已处于合理水平,近期已经明显企稳,库存水平也较低。故而电解液水平也企稳至5-6万/吨,而随下半年需求旺季来临,电解液价格有望稳中有升。 四、隔膜   隔膜的作用是把电池的正、负极分隔开来,防止两极接触而短路。是锂电池极其关键的组件,技术壁垒高,影响锂电池的容量、循环以及安全性能等特性。隔膜占锂电池成本约为25%,是重要一环。 之所以说隔膜会成为锂电池下一个爆发点,主要有以下几个原因: 从需求而言:新能源汽车产业链对锂电池需求量持续高速增长,带来了整个锂电池产业链的高度景气,特别是作为整个产业技术核心环节的锂电材料领域。 2016年隔膜产值增速最高超过100%,2016年到2020年隔膜需求量从20%有望增速到60%,2020年隔膜需求量有望超过30亿平方米! 从技术上看:锂电池隔膜被分为干法和湿法两种,技术壁垒较高之前一直被国外垄断,现在受新能源汽车政策鼓舞,国内隔膜行业技术不断进步。隔膜国产化率已达86%以上,干法隔膜早已完全实现了国产化;国产湿法隔膜的出货量也大增。技术进步推动国内出现一批明星隔膜企业,虹吸效应,会有越来越多技术企业加入隔膜生产大军。   据最近消息:苹果与宁德时代新能源正在进行一项基于保密协议的新能源汽车动力电池项目合作。对电池材料的发展是极为有利的。

    时间:2017-07-25 关键词: 正极材料 负极材料 锂电池 隔膜 电解液

  • 2017上半年锂电四大材料“吸金”超510.33亿

    2017上半年锂电四大材料“吸金”超510.33亿

    根据规划,到2020年我国新能源汽车年产销将达到200万辆。可以预见,未来几年动力电池的需求量仍非常大。有业内人士预计,2017年我国动力电池的需求量将增至31GWh,到2020年动力电池的需求量将达到125Gwh。随着动力电池的需求量增加,锂电行业势必迎来大规模投扩产态势,未来资本市场对动力电池的投资将进一步加速。   全球锂离子电池市场进入高速发展通道,国内锂电池市场保持较高增速,锂电池材料将继续受益。根据测算,“十三五”期间,国内锂电池需求年平均增速为25%以上。锂电池上游正极材料、负极材料、电解液、隔膜产业将继续受益锂电池需求增长。 据不完全统计,2017年上半年,国内有超510.33亿元资金涌入锂电四大材料领域。 正极材料业“吸金”超156.34亿元 “三元材料和磷酸铁锂谁将成为主流”?尽管争论由来已久,但两者仍以各自的优势活跃在不同领域。目前,我国正极材料厂商有200家左右,前十家厂商的市场份额约占70%,余下的小厂众多,竞争激烈。受益于下游锂电行业的需求增长,正极材料企业在竞争中求生存,通过不断扩张产能,以期提高市场占有率。 安达科技投资10亿元 扩产高性能锂离子正极材料 2017年3月15日,贵州安达科技能源股份有限公司锂离子电池正极材料项目开工。 据了解,该项目总投资10亿元,计划在2020年全部建成。2018年计划建成一期工程,达产1.5万吨正极材料。项目建成后,安达科技将实现年产5万吨正极材料前躯体和年产4.5万吨高性能锂离子正极材料的产能规模,预计年产值将达50亿元。 华泽钴镍投资50亿元 投产新能源电池材料项目 2017年4月1日,华泽钴镍发布公告称,将投资50亿元用于建设新能源电池材料项目。 据了解,该项目投资回收期为8.1年,项目建成达产后将实现年销售收入21.38亿元。 容汇锂业募集2.68亿元 收购上游卤水资源企业 2017年4月5日,容汇锂业发布公告称,公司以38元/股的价格成功发行706.25万股,募集资金2.68亿元。本次募集资金将用于向子公司九江容汇、西藏容汇进行增资,收购上游卤水资源企业,以及用于补充流动资金。 湘潭电化投资2900万元 投产高性能锰酸锂电池正极材料 2017年4月9日,湘潭电化公告称,同意控股子公司靖西电化投资2900万元建设年产6000吨高性能锰酸锂电池正极材料项目,已于2017年6月试运行。 永正锂电投资1.02亿元 建设电池级氢氧化锂项目 2017年4月19日,由浙江衢州永正锂电科技有限公司投资建设的电池级氢氧化锂碳酸锂项目开工奠基。 据了解,该项目总占地面积12.24亩,总投资1.02亿元,建成后年产量将达5000吨。 目前,项目设计、设备订货正在有序进行中。 天齐锂业投资16.5亿元 建设氢氧化锂项目 2017年4月21日,天齐锂业发布公告称,将建设氢氧化锂项目。 据了解,该项目以化学级锂辉石精矿(标称氧化锂含量6.0%)为原料,投资16.5亿元,项目建成后将年产电池级氢氧化锂2.4万吨。 国光电器投建氢氧化镍钴锰项目 2017年4月25日,国光电器与天原集团签订《合作框架协议》,双方拟通过股权投资等多种合作方式,在宜宾投资建设“年产2万吨氢氧化镍钴锰/氢氧化镍钴铝项目”和“年产2万吨镍钴锰酸锂/镍钴铝酸锂项目”。 斯特兰投资50亿元 生产磷酸盐正极材料 2017年5月4日,斯特兰副总经理李识刚透露,斯特兰将利用湖北地理位置及当地磷资源优势,在华中建立正极材料生产基地。 据了解,该基地占地500亩,总投资50亿元,分三期在三到五年内建成,达产后产能将达10万吨,预计2017年年底一期3万吨磷酸盐正极材料将达产。资料显示,该基地建设之前斯特兰在天津建设的基地已经投产运行,目前已具备年产1万吨的产能。 浩普瑞新能源投资11亿元 建设正极材料项目 2017年5月8日,由浩普瑞新能源投资的呼和浩特金山高新科技产业开发区新能源汽车产业园一期正极材料项目正式投产。 据了解,该项目总投资11亿元,建设四个生产车间,全部建成后建年产40000吨磷酸铁锂正极材料,产值38亿元。 当升科技投资1.05亿元 扩建正极材料生产线项目 2017年5月12日,当升科技发布公告称,将由全资子公司江苏当升材料科技有限公司自筹资金,投资建设“江苏当升二期工程新型动力锂电正极材料生产线技改扩建项目”。 据了解,该项目将分步实施,第一阶段总投资1.04亿元,将建成年产2000吨新型动力锂电正极材料生产线。 ST万里投资2.55亿元 控股材料企业特瑞电池 2017年5月14日,ST万里拟2.552亿元认购特瑞电池15.6%股权。 资料显示,特瑞电池成立于2007年,主营业务为锂电池正极材料的研发、生产和销售,主要产品有XC系列磷酸铁锂、TR系列镍钴锰酸锂等。 万润新能源投资3.7亿元 建设磷酸铁锂装置生产线 2017年5月14日,万润新能源投资建设的磷酸铁锂装置生产线在湖北省郧阳经济开发区试投产。 据了解,该项目投资3.7亿元,项目达产后,将年产磷酸铁锂正极材料1万吨,年工业总产值可达12亿元。 中信大锰投资2600万元 建设镍钴锰酸锂三元材料项目 2017年6月1日中信大锰在广西崇左产业园投资建设镍钴锰酸锂三元材料项目。 据了解,该项目投资2600万元,分三期建设。其中,一期已建成投产,以生产523型镍钴锰酸锂三元材料产品为主;二期将在2018年建成1万吨镍钴锰酸锂三元材料生产线,以生产622型镍钴锰酸锂三元材料产品为主;三期将于2020年实现镍钴锰酸锂三元材料年产能2万吨,新增产能主要生产高镍三元材料。 振华科技投资3亿元 建设三元材料生产线项目 2017年6月16日,振华科技发布公告显示,拟投资3亿元用于锂离子动力电池三元材料生产线项目建设(义龙一期),建成后将形成年产2万吨的锂离子动力电池三元材料。 负极材料业“吸金”超123.4亿元 全球负极材料呈现高度集中化。国内行业龙头企业通过扩大负极材料的生产规模,来强化公司产品原材料的议价能力,提高生产设备的使用效率,增强市场竞争力。 上海璞泰来投资50亿元 生产新型硅碳复合负极材料 2017年4月13日,璞泰来锂离子电池材料项目落户江苏中关村科技产业园。 据了解,该项目计划总投资50亿元,前期规划用地420亩。项目主要包括涂覆隔膜和负极材料的研发、生产及销售。璞泰来还与中科院物理所合作量产新型硅碳复合负极材料,预计今年年底部分完工并投产。 宝泰隆投资6.8亿元 建设锂电负极材料石墨化项目 2017年4月28日,宝泰隆宣布投资建设锂离子电池负极材料加工项目,其中包括年产5万吨的锂电负极材料石墨化项目以及年产2万吨的锂电负极材料中间相碳微球前驱体项目。项目总投资6.8亿元。 正泰电器投资6000万元 生产金属锂合金材料 2017年5月26日,正泰电器公告称,拟以6000万元增资中能锂电,获其20%股权。 资料显示,中能锂电主营锂电池电极材料、金属锂合金材料等,其将为宝泰隆石墨烯电池产业化落地提供资源供给。 大富科技投资6亿元 合资生产石墨烯产品 2017年5月28日,公司拟与瑞盛新能源共同出资组建合资公司,以合资公司为平台,共同开展石墨烯等石墨应用产品的生产、研发及销售项目的合作。 资料显示,瑞能新能源拥有石墨应用相关的专利,其合资公司瑞能新能源以技术持股占比51%,大富科技投资6亿元现金持股49%。 国信通集团投资60亿元 建设负极材料等项目 2017年6月9日,国信通集团投资建设动力电池负极材料等项目。 据了解,该项目总投资60亿,规划分三期建设。首期于2017年至2018年上半年完成,建设7万平方米动力电池与手机电池生产线;二期拟于2018年至2019年上半年完成,建设5万平方米;三期拟于2019年至2020年完成,建设8万平方米。 锂电隔膜业“吸金”超202.76亿元 过去几年里,锂电隔膜的高毛利率吸引了大量新进入者,但是新建产能多集中在低端产品领域,而高技术壁垒使得中高端产品国内供给远低于市场需求。锂电隔膜企业的扩产,不仅仅是提高市场供给,更多的是通过技术来攻克中高端产品的高技术壁垒。 金力新能源投资7亿元 建设锂电池隔膜项目 2017年2月8日,河北金力新能源投资建设的锂电池隔膜项目投产。据了解,该项目投资7亿元,占地70亩,建成后可年生产锂电池隔膜5500万平方米。 创新股份出资55.5亿元 收购恩捷新材料 2017年5月2日,创新股份55.5亿元收购上海恩捷新材料科技有限公司。其中募集资金8亿元,用于珠海恩捷5条湿法生产线的建设。据了解,该项目一期年产量将达4.2亿平方米。 泰德实业投资2.5亿元 建设锂电池隔膜涂覆项目   2017年5月9日,山东聊城开发区与山东聊城泰德实业有限公司合作签约,签约项目为泰德实业拟投资2.5亿建设锂电池隔膜涂覆。 东皋膜投产动力电隔膜自动化生产线 2017年5月19日,东皋膜投产建设的动力电池隔膜自动化生产线落户天津宝坻区。 据了解,本次投产项目为东皋膜二期工程,分为4条生产线建设,建成后产能将达2亿平方米。预计整个工程将于今年年底全部完成。 金冠电气出资14.76亿元 收购鸿图隔膜 2017年6月20日,金冠电气出资14.76亿元收购鸿图隔膜,交易完成后,鸿图隔膜将成为上市公司金冠电气子公司。 据了解,鸿图隔膜已拥有年产能1.1亿平方米,目前正在建设三期工程,产能为9000平方米,预计到2020年其总产能将增至3亿平方米。 科德宝投资72亿元 布局电池隔膜技术 据媒体报道,2017年5月科德宝在京召开新闻发布会,加强在华布局电池隔膜技术。本次扩产将投资72亿元。 据了解,与传统产品相比,科德宝的安全隔膜具有明显优势。它极大地提高了安全性,更耐热,从而增加了锂电池的使用寿命。目前,科德宝隔膜已通过高能量正极系统测试,面对电动汽车的快速增长需求和电池能量密度的需求,科德宝隔膜将有效的提高可靠性和安全性。 乐凯胶片投资6亿元 高性能锂电池隔膜进入量产阶段 2017年5月26日,乐凯胶片投资6亿元建设的高性能锂电池隔膜进入量产阶段。据了解,该项目2016年7月开始试车,导入期为9个月,产能规模将达到4000万平方米。 中材科技投建湿法锂电池隔膜生产线 2017年6月26日,中材科技表示,公司投资建设的四条湿法锂电隔膜生产线已有两条安装完成,正进入调试阶段,预计下半年投产。另外两条生产线预计明年上半年建成投产,全部建成后,年产能将达到2.4亿平方米。 星源材质投资30亿元 建设锂电池隔膜项目 2017年6月28日,常州星源新能源材料有限公司锂电池隔膜项目在常州经济开发区开工奠基。据了解,该项目总投资30亿元,分两期建成。一期项目建成达产后预计年产3.6亿平方米锂电池湿法隔膜及涂覆隔膜。全部项目建成后,将实现年销售30亿元。 中泰科技投资15亿元 建设锂电池隔膜项目 2017年6月30日,江西中泰科技有限公司(简称“中泰科技”)锂电隔膜项目在江西省投产。 据了解,该项目占地118亩,总投资15亿元,分三期投入。一期投入4条干法生产线;二期投入2条湿法生产线;三期根据市场需求陆续投入若干条湿法生产线。 电解液产业“吸金”超27.83亿元 六氟磷酸锂作为电解液的原材料景气度持续增高。随着老订单的执行完毕和新订单的签订,锂电池电解液价格有望迎来一轮涨价潮。在形势利好的状态下,企业纷纷进行投产,以期搭上顺风车。 杉杉新材料投资5亿元 生产六氟磷酸锂 2017年3月9日,杉杉新能源(衢州)有限公司锂电材料及配套设备项目之六氟磷酸锂项目封顶。据了解,该项目一期投资5亿元,最终建成年产6000吨六氟磷酸锂和5万吨锂离子电池电解液的一体化项目。 国泰华荣投资1亿元 建设锂离子动力电池电解液项目 2017年4月26日,国泰华荣建设的锂离子动力电池电解液项目落户福建宁德。据了解,该项目总投资1亿元。目前,该厂房尚在建设中,预计建设周期为1年。 珠海赛纬募集1.81亿元 建设锂离子电池电解液项目 2017年5月16日,珠海市赛纬电子材料股份有限公司募集资金2.04亿元,其中1.81亿元将用于建设锂离子电解液一期项目。 多氟多募资20.02亿元 建设动力锂电池高端新型添加剂项目 2017年6月23日,多氟多公告披露,公司将募集资金20.02亿元,用于“年产1万吨动力锂电池高端新型添加剂项目”与“30万套/年新能源汽车动力总成及配套项目”建设。   中国已经成为全球最大的动力电池生产与需求大国,大规模的投资会为技术提升带来资金保障,这在正、负极材料领域已得到验证。目前,我国正极材料、负极材料、电解液都能达到自给,只有隔膜还不能完全实现进口替代。可以预见,随着国内新能源汽车市场的推动和企业技术研发的加强,我国动力电池的质量会进一步提升,动力电池产业也将迎来良好发展时期。但在投产建设的同时,企业应该保持冷静,理性分析市场需求和自身发展规划,避免出现“高端产能不足,低端产能过剩”的尴尬局面。

    时间:2017-07-20 关键词: 正极材料 负极材料 隔膜产业 电解液

  • 美国研发新型锂电池混合固体电解质

    美国研发新型锂电池混合固体电解质

    美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室科学家Nitash Balsara以及北卡罗莱纳大学Joseph DeSimone联合研究出一种高导电混合电解质,结合了两种主要类型的固体电解质——聚合物和玻璃。 Balsara表示:“电解质具有兼容性,在电池进行循环时,可变形保持与电极接触。这种固体电解质还具有前所未有室温电导率。” 电解质承载电池阴极和阳极之间的电荷,大多数商用电池都是使用的电解液。研究人员正在努力开发出一种全部使用固体成分的电池,性能更好,持续时间更长,安全性更高。 这两种固体电解质——聚合物和玻璃或陶瓷 ,都有自身的问题。聚合物电解质在室温下导电性不好,需要被加热。然而陶瓷电解质,在室温下导电性能很好,但需要一个很大的压力作用,以保持与电极接触。 这种玻璃-聚合物混合电解质,取玻璃颗粒,将全氟聚醚链附着到玻璃颗粒的表面,加入盐,然后从这些组成成分中制做出薄膜。通过调整聚合物与玻璃的配比,这样就能产生出一种兼容性强的电解质,室温条件下具有高导电性和优异的电化学稳定性。 虽然导电率不如那一种液体电解质那么强,低10-15倍。但是对于一些应用来说已经足够了。而且我们不需要液体电解质那么高的导电性,因为混合电解质中的所有电流都是由锂离子承载的,而传统的锂电解质,只有20%到30%的电流是由锂离子承载。 “人们都用5伏的阴极,但是对于5伏阴极能够保持稳定性的电解质目前还没有。”Balsara表示,“但是我们已证明这种电解质对于5伏阴极能够保持稳定性。” 进一步的实验表明,该混合电解质非常适合于硫阴极,运行电压低,而且发电量高,价格便宜。另外,和传统液体电解质的锂硫电池不同,这种玻璃 - 高分子混合电解质具有不溶性。 研究人员在PNAS文章中写道:虽然仍有许多工作要做,我们的工作将开启混合固体电解质一条未知的道路,将解决锂电池的当前挑战。能源部的科学办公室为此研究提供资金。

    时间:2016-01-07 关键词: 聚合物 导电 锂电池 电解液

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