鋰電池材料未來的發展趨勢是什麼?
比如,石墨負極終究會被取代,但是硅電極,金屬氧化物電極等等哪個才是未來的主力。鋰離子電池之後,鋰空氣電池,鋰硫電池等等未來誰會是接班人?
利益相關:正極材料改性機理研究
想好好寫一下這個答案,希望大家給予指正。
這個答案會持續更新,只要有人願意聽我叨叨,我就繼續寫,第三波來了~~~
J. M.
Tarascon, M. Armand; Nature, 2001
在2001年的時候,Tarascon早已看穿了一切~~~~~~~~~
上面有一位答主大致歸納了鋰離子電池材料方面的進展,我補充三個在正極材料方面已經不是很新的熱點:
1.
梯度包覆型(梯度核殼結構)
Y. K. Sun,
K. Amine; Nature Materials, 2012
在這種梯度材料中,元素的含量由顆粒中心到外層呈現一種連續的梯度分布,保證了成分的均質。在這篇集合了五行三才之力的傑作中,Sun
Yang-Kook發現了一種核心部分的富鎳組成逐步過渡到外殼的富錳組成這麼一種複合材料。
他們用EMPA線掃看到的混鋰過後的樣品:
明顯從裡到外,有一個濃度的差異
明顯從裡到外,有一個濃度的差異這種全梯度複合材料在充電到4.5V在0.2C
(44mA/g) 的電流密度下,有215mAh/g的放電比容量,如下圖所示:
更加難能可貴的是,這種高比能材料具有非常優秀的熱穩定性和高倍率性能,5C佔0.5C的比重能達到90%,可以說是非常優秀了!
接下來,他們給出了循環性能和擴散係數的證據:
還是在4.5V高壓下循環,100周後能有91%的戰鬥力。GITT(恆電流間歇滴定法)測得的充電平台區約有2*10^(-11) cm^2/s鋰離子擴散係數,屬於中等水準,畢竟最強的LiCoO2有10^(-9) ~ 10^(-7) cm^2/s。
他們還做了全電池測試,用中間相碳微球作為負極,在1C的倍率下循環1000周,常溫下的循環保持率有90%。
他們自信這種材料可以應用到更加嚴格的測試環境中,可以適應電動車更為奇葩的各種要求。這個材料做出來是12年,走出實驗室也就是去年的事情,在韓國,孫教授的很多正極材料都做到了產業化,不得不佩服。
問題1:在前驅體高溫焙燒的環境下如何能保證成分均勻??各種金屬原子能不發生擴散遷移??
問題2:為什麼不給出充放電多周後的曲線??是否存在電壓衰減的問題???
問題3: @翟傳鑫知友提出了一個合成的難題,那就是批次無法控制,因為孫教授的合成方法是先後加入不同溶液,溶液的反應時間等問題會影響料的成分和分布
問題4:@黃磊知友在評論區提出了關於共沉澱中異相成核的控制問題
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2.類固溶體型Li2RuxM(1-x)O3, [M=Mn, Ti, Sn, et al]眾所周知,高電壓材料是現在的一個熱門,在電解液能夠跟上步伐的研究中,在高壓下材料所表現出的「電壓衰減」現象讓很多人望而止步,這個電壓衰減嚴重阻礙了高電壓層狀材料的實用化。
M. Sathiya, J. M. Tarascon and et al,
M. Sathiya, J. M. Tarascon and et al, Nature Materials 14 (2015)這篇文章其實本質實在論述電壓衰減的實質,通過兩種離子半徑不同的離子(Ti4+和Sn4+)對Li2RuO3摻雜,觀察兩者100周後的放電曲線,對比二者的電壓衰減程度,可以得到離子半徑越大的過渡金屬離子能更加有效地抑制控制電壓衰減現象,因為材料中的四面體間隙無法鎖住離子半徑大的離子,從而給出一個推測:高電壓層狀正極材料的電壓衰減跟其材料結構中的四面間隙陽離子數量有著密切的關係!如果知友們不想看文獻,請下拉到該部分底部看結論。
這裡插一句話,之所以選擇Ti4+和Sn4+,是因為它們都沒有d軌道的自由電子,並且離子半徑都不大,可以很明顯地觀察到陽離子在晶格內部的遷移現象,並且這兩種離子都不具備晶體場分裂,就是d軌道分裂:
Li2RuxM(1-x)O3其實是一種類似富鋰錳基材料中Li2MnO3的一種單斜結構的層狀材料,看下圖的圖a中的超晶格部分的衍射峰可知,在晶體圖上也可以看出這個是一個明顯的層狀材料。從下圖b中可知,在2~4.6V區間的充放電的特徵跟Li2MnO3也是一模一樣!都是在4.50V左右有一個明顯的長平台,然後在第二周往後就消失了,同時帶來了不可逆容量的損失。由下圖c可知,作者對比了三種材料:Li2Ru0.75Ti0.25O3、Li2RuO3和Li2Ru0.75Sn0.25O3,這三種材料中純相的Li2RuO3展示了首周放電接近300mAh/g的比容量,非常的高,然後Li2Ru0.75Ti0.25O3低一些有接近250mAh/g,Li2Ru0.75Sn0.25O3最低220mAh/g左右,但是從循環性能來看,Li2Ru0.75Sn0.25O3是保持的最好的一個,100周過去了還有接近85%的循環保持率,最差的是Li2Ru0.75Ti0.25O3,100周過後掉到了70%以下!!!
如果大家還覺得困惑,那麼請看下面這幅圖,簡潔明了:
如果大家還覺得困惑,那麼請看下面這幅圖,簡潔明了:在把不同的材料的放電比容量都歸一化後,可以明顯看到100周後,添加了Sn4+的Li2Ru0.75Sn0.25O3材料和沒有添加Sn4+的Li2RuO3對比,前者的衰減程度要好得多,再看上圖c,對著加入Sn4+的濃度的增加(Li2Ru0.75Sn0.25O3和Li2Ru0.25Sn0.75O3),衰減趨勢進一步得到控制,但是相應的放電比容量也跟著下降!
那麼,問題來了,為什麼添加了Ti4+和Sn4+的材料,電壓的衰減程度會有如此的不同?
來看下面幾組比較有趣的實驗數據:
從上圖看到對比三種材料在充放電不同周數的微觀應力數值的大小,可以得出
從上圖看到對比三種材料在充放電不同周數的微觀應力數值的大小,可以得出摻入了Ti4+的材料內部應力變化非常大,而摻入了Sn4+的材料則變動很小,這種內部應力的變化究竟是由什麼造成呢?在Li2Ru0.75Ti0.25O3這裡究竟發生了什麼???我們來看下圖:這個圖我們直接看最右邊的那張,Ti的XPS(X射線光電子能譜分析)數據表明,
這個圖我們直接看最右邊的那張,Ti的XPS(X射線光電子能譜分析)數據表明,在經過了50周的循環後,四面體間隙的Ti4+含量達到了41%(通常Ti4+和Ru4+都是穩定的呆在八面體間隙),這也是為什麼Li2Ru0.75Ti0.25O3的內部晶格應力變化如此劇烈的原因。
上圖中綠色的柱狀峰代表四面體佔位的金屬離子,而藍色的峰代表八面體佔位的鋰離子,黃色的峰代表八面體佔位的金屬離子,我們可以看到,
上圖中綠色的柱狀峰代表四面體佔位的金屬離子,而藍色的峰代表八面體佔位的鋰離子,黃色的峰代表八面體佔位的金屬離子,我們可以看到,經過循環後,Li2Ru0.75Ti0.25O3材料里有不少的四面體佔位Ti4+而Li2Ru0.75Sn0.25O3里幾乎沒有四面體佔位的Sn4+。通過觀察,他們得到,這種電壓衰減跟摻入離子的半徑有著直接的關係,如果半徑越小,比如Ti4+,就越容易發生遷移,
通過觀察,他們得到,這種電壓衰減跟摻入離子的半徑有著直接的關係,如果半徑越小,比如Ti4+,就越容易發生遷移,也就越容易被四面體間隙所捕獲然後鎖住,隨著呆在四面體間隙的金屬離子越來越多,這樣就會產生比較嚴重的電壓衰減。在結尾,研究者給出了結論:陽離子的遷移是這種高電壓材料的內在本質現象,而所產生的不斷下降的放電電壓與金屬離子被困在四面體間隙有著直接的關係,然而這種四面體間隙佔位又是一種必要的存在,因為它能穩定發生了鋰離子脫出後的本體結構!
在結尾,研究者給出了結論:陽離子的遷移是這種高電壓材料的內在本質現象,而所產生的不斷下降的放電電壓與金屬離子被困在四面體間隙有著直接的關係,然而這種四面體間隙佔位又是一種必要的存在,因為它能穩定發生了鋰離子脫出後的本體結構!那麼怎麼辦,如何控制電壓衰減,他們給出了兩種路子:
a. 換一種更大離子半徑的離子,比如Sn,不過你也要相應的犧牲掉質量比能量,因為Sn的電化學活性很差!
b. 使用一種比Ru的電化學活性還要大的離子,並且具有強烈的d-sp雜化相應,強烈到能替代在原來反應中O(2-) - O2(n-)的氧化還原所帶來的容量。比如Li1.3Nb1-xMxO2這種材料,它的首周放電比容量可以達到300mAh/g,並且具有很好的循環性能!
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3.尖晶石/富鋰異質複合結構
這個是2015年的吳峰教授團隊的成果:
其實不少人之前都有提出過類似的idea,但是以北理的這篇性能最為優越。
其實不少人之前都有提出過類似的idea,但是以北理的這篇性能最為優越。合成的方法跟以前的包覆沒有什麼差異:
XRD的表徵,也顯示是一種尖晶石和固溶體層狀氧化物的複合結構:
XRD的表徵,也顯示是一種尖晶石和固溶體層狀氧化物的複合結構:上圖中的
上圖中的SLH就代表Spinel/Layered Heterostructured,也就是這篇文章的主角,2Theta角36度的地方有一個小峰,對應於尖晶石相立方晶系的特徵峰之一。高分辨相的分析也說明了這個是一個類似包覆層的複合物:
這種材料的好處就是,結合了富鋰的高比容量又能繼承尖晶石鎳錳酸鋰的優異的倍率性能,因為這種尖晶石結構能夠提供三維的鋰離子脫嵌通道,躥躥躥的運輸鋰離子,而普通的三元材料只有二維的擴散空間,這個速度是沒法比擬的!換句話說,這個材料的逼格還是蠻高的:
這種材料的好處就是,結合了富鋰的高比容量又能繼承尖晶石鎳錳酸鋰的優異的倍率性能,因為這種尖晶石結構能夠提供三維的鋰離子脫嵌通道,躥躥躥的運輸鋰離子,而普通的三元材料只有二維的擴散空間,這個速度是沒法比擬的!換句話說,這個材料的逼格還是蠻高的:看看性能:
看看性能:圖A是一個首圈的充放電比較,SLH材料明顯高於PL(Pristine Layered,普通富鋰),而且在3V以下有一個明顯的小平台(Mn3+還原為Mn2+)提供了額外的容量,這個熟悉高電壓尖晶石鎳錳酸鋰的都知道是怎麼回事,這裡不再贅述。圖B主要是比較了0.1C下循環的穩定性,而且SLH的保持率要高於PL的,0.2C和0.5C還沒有循環完全,從趨勢上比較,SLH的也是要更勝一籌!
圖A是一個首圈的充放電比較,SLH材料明顯高於PL(Pristine Layered,普通富鋰),而且在3V以下有一個明顯的小平台(Mn3+還原為Mn2+)提供了額外的容量,這個熟悉高電壓尖晶石鎳錳酸鋰的都知道是怎麼回事,這裡不再贅述。圖B主要是比較了0.1C下循環的穩定性,而且SLH的保持率要高於PL的,0.2C和0.5C還沒有循環完全,從趨勢上比較,SLH的也是要更勝一籌!圖C是完全拉開差距的一張圖片,SLH的倍率性能在1C、2C、5C和10C下完勝PL材料!圖D只有30周的循環,不能用作比較,不太嚴謹這裡。圖E是兩種材料1C下循環100周的比較,SLH無論在比容量還是循環保持率上都技高一籌。
如果各位看圖不是很清晰,那麼看下面的表格數據,一覽無餘:
下面是一張非常兇殘的大倍率性能展示:
下面是一張非常兇殘的大倍率性能展示:SLH的40C倍率數據還要好於PL的20C數據,這還讓富鋰混不?40C是什麼概念?相當於1分半中就能有100mAh/g的比容量,這個誠意滿滿的是奔著電動車的終極方案——集動力與高比能為一體而去的,只不過嘿嘿,他們沒給充電曲線。而且他們放電到了1V,電化學的勢窗過大,這個是比較危險的,鑒於只是半電池的實驗,也就無所謂了。
問題1:如何解決尖晶石鎳錳酸鋰在3V以下的相變問題?
問題2:成品材料的振實密度過低與高質量比能量之間不可調和的問題如何解決??
看看各位能再提出什麼問題嗎?
寫的只能是自己的一點見解,這可是個浩大的工程,夠出一本書了,我簡單說下吧,主要從科研角度,商業上不太懂。
請跟我念兩遍:鋰離子的趨勢,使鋰離子電池具有較高的能量密度、功率密度,較好的循環性能及可靠的安全性能。
所以,一切鋰電的研究方嚮應該是往著這個方向發展的。發展的話,從材料上應該是正極材料,負極材料和電解質材料。
1.電極材料
&<1&>正極材料
(1)傳統正極材料(LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4等)的基礎上,發展相關的各類衍生材料,通過摻雜、包覆、調整微觀結構、控制材料形貌、尺寸分布、比表面積、雜質含量等技術手段來綜合提高其比容量、倍率、循環性、壓實密度、電化學、化學及熱穩定性。
(2)而三元材料(LiNixCoyMn1-x-y)和富鋰材料(Mn基和V基)具有較大的開發與技術研究空間和廣闊的應用前景。因此,鎳鈷錳三元材料、富鋰錳基釩基材料、性能優異的複合正極材料、以及高效節能的聚陰離子團正極材料是未來鋰離子電池正極材料的主流;開發更加高效節能的新型正極材料來克服和取代現有的存在缺陷的正極材料也是研究的熱點。
(3)一系列的過渡金屬氟化物、氧化物、硫化物以及氮化物被證實可以實現多電子轉移,實現很高的容量。基於轉化反應機制而實現儲鋰功能的電極材料具有比基於鋰離子嵌入脫出機制的傳統鋰離子電池電極材料高出2~4倍以上的比容量。不過還存在很多問題需要解決,這類材料的研究相對比較少,機制上還有很多說不清楚的地方。
(4)看文獻中,還有人做過有機正極材料,主要是分為導電聚合物、含硫化合物、氮氧自由基化合物和羰基化合物等,(具體的我了解的不是很多,如果有了解的希望能夠補充)。
其中P1、P2為有機電極材料(可以是小分子也可以是聚合物),M+,A+為摻雜的正負離子,通常為Li+、Na+、(C4H9)4N+和Cl CICV、PF6-等。P1-M+,P2+A-、PI+A-、P2-M+為摻雜後的有機電極材料。
[真心不太懂,求解釋]
[真心不太懂,求解釋]&<2&>負極材料
(1)碳基材料
包括主要未來的發展將主要集中在高功率石墨類負極及非石墨類高容量碳負極(軟碳、硬碳等),以滿足未來動力和高能電池的需求。新型碳材料:如碳納米管(CNT),石墨烯,由於具有特殊的一維和二維柔性結構、優良的導熱性和導電特性,降低其成本朝著高能量密度、高循環特性和低成本的方向發展。
(2)非碳材料
LTO可類比於碳基材料,Fe,Ge,Sn,Si等金屬或者半導體材料是現今研究的熱點,圍繞著包覆,表面改性,納米化,複合化等方向以期降低其體積膨脹而能形成穩定的SEI膜,這類金屬材料的比容量尤其是Si,很高,應該是下一代鋰離子電池理想的正極材料,不過其體積膨脹和SEI不穩定的問題至今仍沒有很好的解決,也從一定程度上制約了其發展,特別是體積能量密度相對於石墨負極的優勢遠不如理論計算結果,因此對於應用上也不是絕對的優勢,最終,鋰電池的負極材料很可能還是回歸到Li單質本身,金屬鋰可充放鋰電池、全固態鋰電池、鋰硫電池以及鋰空電池等新型電池正在被大量研究。
2.電解質材料
主要是要提高電解質的電壓窗口,降低成本,電解液的溫度適用範圍,提升固態電解質的離子電導率,控制形成穩定的SEI膜幾方面進行考慮。
&<1&>.液態電解質:
現階段,一般都是使用LiPF6,EC加一種或幾種線性碳酸酯作為溶劑,通過加入
現階段,一般都是使用LiPF6,EC加一種或幾種線性碳酸酯作為溶劑,通過加入不同的添加劑和採用不同的溶劑以及替換不同的鋰鹽,來試驗各種類型和場合,因為LIPF6/EC:DMC電解質體系的工作溫度範圍為-20~50℃。現階段也有不少嘗試使用離子液體,它的溫度範圍更寬且蒸汽壓更低,電化學性能好且電化學穩定,但是非常貴(戴宏傑教授的鋁離子電池Nature就是用的一種離子液體),再就是發展凝膠/固態電解質;其次就是高壓電解質以通過提純溶劑、採用離子液體、氟代碳酸酯、添加正極表面膜添加劑等來解決,同樣發展固體電解質也能顯著提高電壓範圍。&<2&>凝膠電解質
常用的凝膠型聚合物電解質基體有:聚丙烯腈(PAN)、聚氧化乙烯(PEO)、聚甲基丙烯酸、甲酯(PMMA)、聚偏氟乙烯(PVDF)等。凝膠型聚合物電解質對環境的污染小,使用的安全性能更好,在電池市場中倍受青睞。近幾年,發展的趨勢是通過納米粒子(常用的無機填料有SiO2、Al2O3)改性共聚或共混等手段,得到有較高孔隙率較低電阻較高抗撕裂強度較好抗酸鹼能力和良好彈性的電解質膜。
&<3&>固態電解質
固體電解質一般又稱為快離子導體,要求具有較高的離子導電性、低的電子導電性和低活化能。說實話,我覺得固態電解質應該是鋰離子電解質的終極BOSS,其提出就是要解決現階段鋰離子電解質的所有問題,所以發展目標就是從根本上解決目前所使用的鋰離子電池安全性問題,提高能量密度、循環性、服役壽命、降低電池成本等等。
3.發展與展望
當解決了金屬鋰枝晶和安全上的一些問題時,鋰金屬很可能成為鋰電池的最終負極材料。下圖是一篇文獻中從理論計算的角度上對於鋰電池的發展規劃,由鋰離子電池向鋰金屬電池,再到鋰燃料電池的轉化。
因此,基於這一點:對鋰電池而言,從能量密度逐年增長的角度考慮, 可充放鋰電池今後的發展趨勢可能是:
&<1&>. 採用高容量正極、高電壓正極,高容量負極的新一代鋰離子電池,如以 LiNi1/2Mn3/2O4,xLi2MnO3(1–x)LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 為正極, 高容量 Si 基材料為負極的鋰離子電池。
&<2&> 以金屬鋰為負極的可充放鋰電池。氟化石墨(CF)n 的工作電壓在 2.9 V,儲鋰容量為 800 mAh/g,Li/(CF) n 電池具有較高的質量能量密度,但是目前還無法循環。其它鋰電池,如Li/FeF3、Li/MnO2、Li/FeS2 電池循環性、安全性等綜合性能還不能全面滿足應用的要求。
預計首先實現的有可能是以金屬鋰為負極,採用現有鋰離子電池正極材料的可充放鋰電池。
&<3&>最終發展的高能量密度電池應該是以金屬鋰為負極,O2、H2O、CO2、S 為正極的可充放鋰電池,。
1.李泓等.鋰電池基礎科學問題系列論文[推薦閱讀]
2.唐致遠,盧星河,張娜,劉國強. 鋰離子電池正極材料的研究現狀與展望[A]. 2005中國儲能電池與動力電池及其關鍵材料學術研討會論文集[C]. 2005
3.於鋒,張敬傑,王昌胤,袁靜,楊岩峰,宋廣智. 鋰離子電池正極材料的研究現狀與展望[J]. 化學進展. 2010(01)
4.吳超, 崔永麗, 庄全超, 等. 基於轉化反應機制的鋰離子電池電極材料研究進展[J]. 化學通報, 2011, 74(11).
註:僅代表個人觀點,做學術討論用,請勿作其他用途。
可以看到樓上很多專業人士的回答已經非常的全面了
我也說一下自己的理解,個人比較懶就不引用文獻隨便說說哈,大家一起討論。
鋰電池這個東西從發現到現在三十來年發展相當的緩慢,正極不用說了,鈷酸鋰,磷酸鐵鋰,錳酸鋰到現在還是主流電池,再次基礎上發展出來的三元,鎳錳酸鋰,磷酸鐵錳鋰,富鋰都可以算摻雜改性,而不是新的材料體系。所以就體系而言,近年來正極方面也很難再有突破。發展目標肯定是高容量,高密度,高安全,高電壓。
負極方面,從早期一次電池的金屬鋰,到現在幾十年來一成未變的碳材料(軟碳,硬碳等),比正極材料還單一,改變更少。不過目前硅碳材料已經有商業化的應用,未來比重應該會有提升。而終極肯定是金屬鋰材料作為電極。發展方向同正極。
電解液,這個東西也是一樣,一成不變幾乎,改改添加劑。目前窗口還很難做到4.5V以上。不過凝膠及固態電解質的發展會為未來電池工藝提供新的思路,安全性帶來改善。發展方向主要是更寬電化學窗口及穩定性,導電性。
隔膜方面,PP,PE單層,複合三層,目前又發展出來陶瓷隔膜,不過主要還是針對安全性,隨著固態電解質的應用會直接取代隔膜。目前發展方向是安全。
集流體方面,變化也很小,早期扣式電池有泡沫鎳,現在就是銅箔鋁箔,近年來發展起來了塗炭箔,隨著金屬電極的使用集流體可能會取消,也許隨著石墨烯技術的發展,直接以碳材料作為集流體也有可能,這就可能會改變電池整體結構及電極加工方式。
粘結劑方面,這個比較陌生,目前正極,負極,塗層(隔膜,集流體)等方面都會用到,水系油系都有市場,但就電池整體而言,粘結劑的存在只對電池加工有用,而對電池性能來說是惡化,這東西越少越好。未來可以考慮高導電粘結劑的發展,把粘結劑和導電劑整合。
導電劑,從sp、vgcf、cnt到石墨烯,目前來看也基本穩定了。未來同粘結劑了。
就電池整體而言,很多單位都列出了鋰電池未來幾年的發展路線,未來五到十年,高壓正極+硅碳負極應該可以成熟。鋰金屬電極如鋰空,鋰硫也開始商業化。傳統正極材料加鋰金屬負極可以進一步提高電池能量密度(涉及電池結構改變,進一步發揮老材料的餘熱)。個人認為短期內,如果從電池結構入手來較大幅度提高能量密度比從材料入手要容易的多。而就未來長期發展還是要靠材料來推動。看你的要求了。
你要求能量密度高你就放棄鋰離子轉投鋰硫電池吧,鋰硫電池現在已經有人做出第一次循環再1600mAh左右了。
常用的幾種活性金屬如下:
鋅空氣動力電池:最早一代的扣子電池是鋅電池,後來是鋅空氣電池(從最早的一次性鋅空氣動力電池到可以循環使用的鋅空氣動力電池,進步的很快),這個算是比較成熟的,也是最早掌握的技術;
鋁空氣動力電池:之前菠菜文章提過,催化劑是鉑,目前應用在軍工,民用推廣需要低成本,還在研發中;
鎂空氣動力電池:鎂比較易燃,這是硬傷;
鋰硫電池、鋰空氣動力電池:鋰的能量密度比是比較高的,金屬活性好,即使是作為燃料電池,仍有廣闊的前景。這兩種就是第三代、第四代蓄電池。
鋰硫電池本身是現在三元電池性價比的4倍,因為能量比是現在三元電池的2倍,而價格是其1/2,所以是4倍(我數學水平一直穩定保持的四則運算範圍內)。
不過,離產業化還是很遠,但可喜的是,國內已經有鋰電行業的公司自己聘請研發團隊開發鋰空氣動力電池,希望最後的先進成果在我國。目前以上都是燃料電池,也就是發電體。
人類的未來要步入一個能源獨立的時代,脫離化石能源。那麼儲能是以氫的方式儲存起來,用在燃料電池來發電:
用在動力上:燃料電池汽車,是用燃料電池發電,儲存在鋰電池裡,用來給車提供動力;
用在儲能上:未來我們家家戶戶都有一個小發電站,用可再生能源發電,製造出氫(目前是電解水)來儲能,然後用空氣的氧發生反應來發電用於生活用電;
那麼電解液的下一步是可逆電解液,在下一步是全固體電池,徹底解決放電過量可能帶來的短路爆炸。
以上這些都是美好的未來,但道路還是很艱辛的。在天朝很多事成功也在於政府鼓勵,失敗也在於政府鼓勵。想想全國那麼多產業園區10年前搞招商引資,最後都成了無人區。鋰電產業如果僅是靠政策補貼,而不給產業引導,很可能後面就搞成價格競爭,導致很多企業沒有賺到錢,也不會有什麼真正的技術成果出來。
中國在改革開放初期,幹了很多技術引進的事,那時一片國內的呼聲,說我們應該自主研發。現在我們自主研發,又一堆人出來嚷嚷我們幹了人家別的國家不想乾的鋰電,彎道超車不可能?大多數人不了解前沿技術,更不會分析形勢。如果我們今天選擇走油電混合,才是給日韓企業貢獻專利費的傻瓜之舉。能走到鋰電這一步已經是進步了,且干且珍惜。
目前鋰離子電池的研究主要集中在富力和sic上。未來兩年還是,再兩年可能就該lis了
2016年初,工信部做出了「暫停三元鋰電池客車列入新能源汽車推廣應用推薦車型目錄」的決定;雖然只是針對客車,但此舉就像將一個石頭扔進了原本不平靜的新能源領域,掀起了「驚濤駭浪」。關於鋰離子電池發展的技術之爭問題,也引起了更多人的關心和討論。
http://www.cailiaoniu.com/4984.html
我覺得鋰電池只有在解決有機溶劑電解液的問題之後,才能談大發展。因為這是安全相關的問題,以目前的技術手段,成本太高!能與之競爭的電池技術比較多!
當然,前提是我們在討論動力電池和儲能電池。消費類電池由於能量小,還可以忍受。這其實也是我們有好幾千家電池廠,總量還干不過日韓兩三家電池廠的原因。
zola rao回答的真的好全面。
我的一點比較淺的見解。每個電池有自己的優點和缺點,對使用環境、能量密度、充放電倍率、成本等都有一個平衡。個人覺得沒什麼取代技術,只有互補技術。
記得石墨烯最紅的2010年整天喊著取代硅,現在完全沒有聲音了。像鋰硫電池、鋰空電池的願景,能量密度那麼高,但是倍率性能有很多體系遠遠的把他甩掉,還有安全性能,不是搖椅式的,化學轉換成金屬鋰,怎麼搞定他不燃燒不爆炸?問題是不是多多?對環境要求是不是高了太多?
從安全性上講,搖椅式的鋰電池可能前景更大,需要材料技術的進一步突破。
化學轉換式的可能最終會以燃料電池的形式出現,做好了取代汽油也沒什麼壓力,一個衚衕走到底是不行的。
固態!固態!全固態!重要的事情說三遍!
鋰電池可用於心臟起搏器,電子手錶,計算器,錄音機,無線電通訊,導彈點火系統,大炮發射設備,潛艇,魚雷,飛機及一些軍事用途。其廣泛的應用預示其廣闊的前景。
可惜現在國內未有高性能的鋰電池出現,而鄰國日本在鋰電池的研製和應用目前處於世界領先地位。未來發展方向是電壓升高和電容增大方面,以適應更廣泛的領域。
你們說電池七號和5號電池 9.9 40節賣的出去嗎?
富鋰所需高壓電解液,自身的電壓衰減等問題影響其產業化
其實我覺得核電是趨勢,未來,汽車,飛機全是核電的,無污染,絕對安全,輕量極速。你我皆可身穿核電衣,或飛或飛奔,然qq簽名言:讓生活慢下來!
呵呵
成本最低,環保的。鋰電池用在電車,共車上,這種有可能嗎?
被石墨烯電池替代
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