锂电池体积能量密度怎么提高?

来源:锂电池厂家   2019-11-27  阅读数:

  锂电池体积能量密度怎么提高?锂电池能量密度是指在单位一定的空间或质量物质中储存能量的大小,电池的能量密度也就是电池平均单位体积或质量所释放出的电能,电池的能量密度一般分重量能量密度和体积能量密度两个维度。

  锂电池体积能量密度怎么提高?

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  锂电池为例,其在体积能量密度方面有优势,具有成为动力电池主流技术的潜质和前景,但瓶颈是高比能量动力电池的安全性相对较低。有人因为安全性问题,对动力电池技术发展路线提出质疑。

  1.减薄壳体、集流体、隔膜、增加电极压实密度、减少粘结剂和导电剂使用量,提高活性物质在电极中的含量;但是相应的会带来一些风险:薄的壳体会使电池安全性降低,集流体使电极容易发生断裂,薄的隔膜导致的安全性的降低等,增加电极压实密度则可能导致吸液率降低及极片变脆等。

  2.将高容量低压实的材料与高压实的材料混合形成复合材料体系,提高复合材料体系的压实密度。

  3.选择具有高比容量的正负极材料或是高电压平台的正极材料。

  锂硫电池被视为下一代高能量密度电池体系的理想选择之一,受到全世界科研界和产业界的高度关注,也是未来各国布局的重点研究方向之一,但随着研究的不断深入,锂硫电池也面临日益严峻的挑战。目前商用的锂电池能量密度为260Wh/kg和700Wh/L左右。

  目前存在的主要问题是体积能量密度低,导致其在很多重要的市场应用中失去竞争力,同时高电解液用量也成为了其重量能量密度提高的瓶颈。此外,金属锂负极的安全性和长循环寿命还未很好解决。锂电池能量密度高.其体积能量密度和质量能最密度分别可达450Wh/dm3和150Wh/kg.而且还在不断提高。

  锂硫电池体积能量密度低的原因主要有以下两点:从本征上来说,活性物质锂和硫的理论密度比较低,锂0.534g/cm3、硫2.07g/cm3,而锂离子电池中的钴酸锂和三元等材料的理论密度要高很多;

  从电极构造来说,还有一个最重要的原因是硫是电子和离子绝缘体,所以需要将硫分散到大量的高比表面积的导电碳中才能发挥其容量,而使用大量导电碳带来的问题是整个正极的比表面积很高,气孔率很高,通常来说传统碳硫正极的气孔率是锂离子电池正极的两倍。

  锂电池被很多人认为已经基本达到能量密度理论值的天花板。近几年曾表示锂单体能量密度165wh/kg,包体140wh/kg。未来两年规划单体能量密度提升至180wh/kg以上,体积比能量密度将提升50%,包体提升至160wh/kg,寿命长达8年120万公里,成本还可以节约30%。

  原来有很多车型放锂电池放不下去,主要是过去锂电池太大了,但体积能量密度确实是很多业内人士更认可的概念。从车用角度看,锂电池的体积能量密度更为重要,而不是重量能量密度。