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Tres direcciones de avance tecnológico de baterías

2022-01-05

Actualmente, hay tres direcciones innovadoras en la tecnología de baterías de litio: materiales de electrodos positivos y negativos, electrolitos y diafragmas.

Materiales del ánodo:

Los materiales del cátodo de la batería de litio incluyen principalmente cobaltato de litio, manganato de litio, materiales ternarios de níquel-manganeso-cobalto y fosfato de hierro y litio. Entre ellos, el fosfato de hierro y litio tiene varios otros materiales que no tienen las ventajas potenciales del ciclo de vida, la seguridad y los costos del material, se considera el material de cátodo ideal.

Cátodomateriales:

El material del cátodo es de tecnología relativamente baja y generalmente utiliza grafito como cátodo. Sin embargo, a pesar de la exitosa comercialización de materiales de cátodo de grafito, siempre hay algunas debilidades insuperables debido al uso de carbono como cátodo. Debido a que el grafito forma una película de pasivación en el electrolito, la película puede transferir iones de litio pero provoca pérdida de energía. Además, cuando la batería se sobrecarga, precipita litio metálico en la superficie del ánodo de grafito, lo que provoca un cortocircuito. A medida que aumenta la temperatura, el ánodo de grafito en el estado incrustado en litio reaccionará primero exotérmicamente con el electrolito, posiblemente produciendo gas inflamable y quemándose. Por lo tanto, el grafito no es el material de ánodo más ideal, y la búsqueda de materiales de ánodo sin carbono con un mejor rendimiento es un tema importante en la investigación de baterías de iones de litio.

Aunque se han estudiado ampliamente varios materiales anódicos que no son de carbono, especialmente en los últimos años, los materiales nanoestructurados que no son de ánodo de carbono, como los óxidos compuestos de estaño, los compuestos de óxido de titanio y los compuestos de titanato, etc., estos materiales aún tienen muchos problemas que no han sido resueltos y aún no pueden ser se utilizan en grandes cantidades y necesitan mejorar continuamente las rutas y los procesos de producción.

Electrólito:

El electrolito juega un papel en la conducción de electrones entre los electrodos positivo y negativo de las baterías de litio, y es la garantía para que las baterías de iones de litio obtengan alto voltaje, alta energía específica y otras ventajas. El electrolito generalmente está hecho de solvente orgánico de alta pureza, sal de litio electrolítica, aditivos necesarios y otras materias primas, que se formulan en una cierta proporción bajo ciertas condiciones.

Los principales electrolitos utilizados en las baterías de litio son el perclorato de litio y el hexafluorofosfato de litio. Sin embargo, la batería hecha de perclorato de litio no es buena a baja temperatura, existe riesgo de explosión, Japón y Estados Unidos han prohibido su uso. Mientras que la batería hecha de sal de litio que contiene flúor tiene un buen rendimiento, no hay riesgo de explosión y alta aplicabilidad.

Diafragma:

El diafragma desempeña un papel en las baterías de litio para evitar cortocircuitos en los electrodos positivo y negativo, y proporciona un canal de transferencia de iones de litio durante la carga y descarga de las baterías de litio. En resumen, el diafragma es una película de plástico poroso. Sin embargo, afecta directamente la capacidad, el rendimiento de ciclo y el rendimiento de seguridad de la batería.

El alto contenido técnico del diafragma se debe a la dificultad de su proceso de perforación. En la actualidad, los principales productos de diafragma a nivel internacional son películas nanoporosas de polipropileno (PP) de una sola capa, películas nanoporosas de polietileno (PE) de una sola capa, películas nanoporosas compuestas de tres capas de PP/PE/PP y otros tipos por estiramiento transversal y longitudinal de precisión.

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