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电池的能量密度是指电池的平均单位体积或质量所释放出的电能。贺教授认为正负极材料的比容量低,导致锂离子电池的能量密度较低。
四川兴能新材料有限公司研究院副院长龚本利在“OFweek2015中国锂电技术产业研讨会”上表示锂离子产业化非常精细,利用率很高,实际能量密度与理论能量密度的比值最高可达61%,实际能量密度在150-220Wh/kg,而在可以预见的未来,终极目标乐观估值可达500-700 Wh/kg。
普通锂离子电池的能量密度较低这点毋庸置疑,唯有加大科研力度才是解决的办法。
快速充电性能差则表现在两个方面:锂离子在石墨电极内部扩散慢,在电极内部运输慢;而低温充放电性能差与锂离子在电极内部的扩散路径长和电解液的低温活度小有关系;消费者最关心的安全性问题归根结底是电极材料与液态电解液反应活性大的问题。
以上四大瓶颈是锂电池科研工作者一直想破解的问题,下面我们从材料层面来说说。
单就电解质而言,目前锂离子电池主要是用液态电解质,但液态电解质的缺点十分明显:易燃、易渗漏、与碳负极材料具有很强的热反应活性。我们平常听闻的电池安全事故,电解质有无法推卸的干系。
除了电解质,锂离子电池的主要组成成分还包括正极材料、负极材料和隔膜。
关于负极材料,目前应用最广泛的当属石墨材料。对于其他负极材料,贺教授表示,新型纳米碳材料虽然具有比容量高,但是需要解决首次库仑效率低和无充放电平台的问题(从极化机理来说,很难解决);新型Si,Sn复合负极材料已经得到广泛的研究,但如果首次库仑效率能够进一步提高,将具有很大的发展前景;负极SEI膜形成将成为未来提高负极材料和电池性能的研究热点。
对于万能材料石墨烯,贺教授表示从功率型电池的角度来讲,该材料目前还很难被应用在动力电池中。
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