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文档分类:研究报告

未来8年,锂电池面临的挑战与课题.doc


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未来8年,锂电池面临的挑战与课题.doc
文档介绍:
未来8年,锂电池面临的挑战与课题.docEvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire..未来8年,锂电池面临的挑战与课题2020年以前,新能源汽车的动力形式还是以包括插电混合动力在内的混合动力汽车为主。即便如此,为之配套的锂离子电池仍然面临许多严峻的技术挑战和亟待解的课题……顾建国日本政府2009年5月公布的《新时期汽车普及战略》中,2020年包括插电式混合动力在内的混合动力汽车,可以占到整个汽车市场份额的29%,而纯电动汽车则只占其中的10%。日本瑞穗银行2011年10月31日发布的调查与研究报告显示,中国到2020年,包括插电式混合动力在内的混合动力汽车,可以占到整个汽车市场份额的13%,而纯电动汽车则只占其中的2%。所以,本文确立的锂离子电池性能,是基于混合动力(HEV)和插电式混合动力(PHEV)汽车的的技术需求。这里提出的技术挑战是,以后这8年的时间里,PHEV要真正实现一次充电后的纯电续驶能力达到60km的话,就必须研制与现在锂电池有所不同的负极材料;锂电池所需的正极材料也需要更加实用化。一、高容量的负极材料在锂电池负极材料开发领域,对于比石墨和炭元素为主的非金属固体材料更具超大比容量的金属负极材料的研究,将再次活跃起来(图1)。最初,金属氧化物或者合金系列的负极材料,应该可以解决金属负极在充电时锂枝晶析出问题。这个课题比石墨和炭元素为主的负极材料出现的更早,在上世纪80年代初就积极地展开了系统研究。0.50 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 450010000Wh.kg/16000Wh/LiAlLiQCDILi/12(XX)Wli/kg14000Wh/kgLi^Snf,、八Li3SbSb2000Wh/kg: : :4(XX)Wh/kg/ /; 6(XX)Wh/kg,8000Wh/kg(F、・mgA)扫H安A().01.0*景〈mAh,g)/jianguogu图1石墨或金属负极的比容量和平均放电电位(图中的能量密度等高线,是假设和平均放电电位4V组合的负极单体的能量密度)但是,这种金属系的负极材料,在锂嵌入与迁出过程中,体积会变得非常大(图2)o在微粉化过程中,其循环寿命变得非常短。(本文原载《第1电动(月刊)》图2石墨或金属负极的各个Li嵌入组成中,与嵌入前的体积比可是,要实现既定的“先进性电池目标(见附注)”,理所当然地少不了锡、硅金属元素系列的合金型负极材料,这己经被业内有识之士所认知。并且,由于纳米技术及其材料的导入,已经诞生了几个值得业界关注的关于电池长寿命的成果。比如:锡元素系列的钻、铁金属材料,银及其合金材料,有机硅金属元素系列的Si/C复合材料以及薄膜化材料等,都得到了积极应用。应当特别指出的是,有机硅金属系列的负极材料,不仅是金属负极材料中比容量最大的,而且在电极电位中,比石墨碳元素负极材料的电极电位互换性更高,并且因此而受到特别关注。用溅射法在集流体上直接形成多孔质薄膜电极,不仅解决了电极化的问题,同时还可避免由于体积变化所导致的构造破坏等技术难题。近儿年来,这些成功实例及其报告,已经得到行业的证实。即:通过与石墨碳元素负极的复合化,来实现硅金属元素负极材料的实用化。二、高容量的正极材料对于锂电池的正极材料,就缺乏像负极那样 内容来自淘豆网www.taodocs.com转载请标明出处.