Lityum pil hücrelerinin performans sıçraması her zaman malzeme teknolojisindeki sürekli atılımlara güvenmiştir. Küresel bilimsel araştırma ve endüstri ile pozitif elektrot malzemeleri, negatif elektrot malzemeleri, ayırıcılar ve elektrolitlerdeki inovasyon, pil hücrelerinin evrimini daha yüksek enerji yoğunluğuna, daha uzun döngü ömrüne ve daha iyi güvenliğe yönlendiriyor. Bu tam zincir malzeme yeniliği, yeni enerji araçları, enerji depolama ve diğer alanlar için temel itici güç sağlar.
1 Pozitif Elektrot Malzemesi: Yüksek kapasiteyi ve stabiliteyi dengelemek
Çin'in "yüksek nikel üçlü" rotası kırılmaya devam ediyor. Belirli bir işletme tarafından geliştirilen NCM911 pozitif elektrot malzemesi (% 90'lık bir nikel içeriği ile), NCM811'den% 10 daha yüksek olan 220mAh/g'lik belirli bir kapasiteye sahiptir ve pil hücresinin enerji yoğunluğu 800Wh/L'yi aşar. "Monokristalin+kaplama" işlemi yoluyla: ikincil partiküller tek kristallere (parçacık boyutu 3 μ m) ayrılır ve yüzey bir LIPO3 ince film (kalınlık 2nm) ile kaplanır. 500 döngüden sonra, kapasite saklama oranı%90'a ulaşarak yüksek nikel malzemelerde yapısal çökme problemini çözer. Yüksek - uç elektrikli araç pilinde, bu malzeme 1000 kilometreden fazla bir menzil sağlar.
Amerika Birleşik Devletleri'nde kobalt serbest katotlarının yeniliği maliyetleri azaltır. Tesla tarafından geliştirilen lityum manganez demir fosfat (LMFP) pozitif elektrot, manganez elemanı (%20 içeriği) ile doping yaparak 170mAh/g LFP'ye 190mAh/g'ye özgü kapasitesini artırdı ve voltaj platformunu 0.2V artırdı. "Sıvı - faz sentezi" işlemi, malzeme maliyetlerini NCM'ye kıyasla% 30 azaltır ve kobalt elemanı içermez (kaynak risklerini önlemek için). Testler, LMFP kullanan hücrelerin - 20 derecesinde% 85 kapasite tutma oranına sahip olduğunu, bu da LFP'den% 15 daha yüksek ve düşük sıcaklık senaryoları için uygun olduğunu göstermiştir.
2 negatif elektrot malzemesi: silikonun gelişi - tabanlı dönem
Japonya'nın "Silikon Karbon Kompozitleri" nde ticari atılımı. Panasonic tarafından geliştirilen silikon karbon negatif elektrot (%20'lik silikon içeriği ile), grafit negatif elektrotların 1,5 katı olan ve pil hücrelerinin enerji yoğunluğunu%20 arttıran belirli bir 600mAh/g kapasiteye sahiptir. "Nano Silikon Partikülleri+Karbon Kaplama" tasarımı yoluyla: Silikon partiküllerinin boyutu 50nm'de kontrol edilir (hacim genişlemesini ve parçalanmayı önlemek için) ve yüzey sert bir karbon tabakası (kalınlık 5nm) ile kaplanır. 200 döngüden sonra, kapasite saklama oranı%85'e ulaşır. Negatif elektrot belirli bir elektrikli araç bataryasına uygulanmış ve pil paketinde 300Wh/kg'lık bir enerji yoğunluğu elde edilmiştir.
Avrupa'nın 'titanyum bazlı negatif elektrot' güvenliğe odaklanıyor. Bir Alman şirketinin lityum titanat (LTO) negatif elektrotu sıfır gerinim özelliklerine (hacim değişim oranı<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 Diyafram ve Elektrolit: Görünmez güvenlik ve iletkenlik garantisi
Güney Kore'nin 'kaplanmış membranı' yüksek sıcaklık direncini arttırır. LG Chem'in seramik kaplı diyaframı (3 μ m'lik AL ₂ O3 kalınlığı ile kaplanmış substrat PP, sıcaklık direncini 160 dereceden 200 dereceye kadar iyileştirir, bu da sıradan diyaframlardan% 50 daha yüksek olan 300GF'lik bir ponksiyon mukavemeti ile. Termal kaçak testinde, diyafram pil hücresinin kısa devre süresini 15 dakikaya geciktirebilir ve pil sisteminin güvenlik yanıtı için zaman satın alabilir. "Nanopore" tasarımı (gözenek boyutu 0.1 μm ile) iyon iletkenliğini% 10 arttırır ve pil hücresinin iç direncini azaltır.
Çin'in 'alev geciktirici elektrolit' güvenlik ağrı noktalarının üstesinden gelir. % 10 alev geciktirici (trietil fosfat ester) ilavesiyle, belirli bir işletme tarafından geliştirilen "Lifsi+fosfat esteri" elektroliti, elektrolitin ateşleme noktasını iyon iletkenliğini etkilemeden 180 dereceden 300 dereceye kadar arttırır (10ms/cm sürdürülür). İğne delinme testinde, bu elektrolit kullanan pil hücreleri sadece duman ve patlamıyor ve UL94 V - 0 sertifikasını geçti. Aynı zamanda, elektrolit, pil hücresinin -30 derecesinde% 70 kapasite saklama oranını korumasını ve düşük sıcaklık uygulamalarının sınırlarını genişletmesini sağlar.
Lityum pil hücrelerinin malzeme yeniliği "tek malzeme optimizasyonu" ndan "tam sistem işbirliğine" geçiyor. Gelecekte, katı - durum elektrolitlerinin (10 ⁻ s/cm'yi aşan iyon iletkenliği) ve nadir metal içermeyen elektrotların olgunluğu ile, pil hücreleri, yeni enerji endüstrisinin 100000 katı+mutlak güvenliğinin 1000Wh/L+döngü ömrünün enerji yoğunluğunun "nihai hedefine ulaşacak.