到底是什么限制了锂离子电池的能量密度?

2020-11-02      1104 次浏览

其实,电池背后的化学体系是重要原因。一般而言,锂离子电池的四个部分非常关键:正极、负极、电解质、膈膜。其中正负极是发生化学反应的地方,相当于人体任督二脉。


由于目前负极材料的能量密度远大于正极,正极材料就成为了木桶的短板,锂离子电池的能量密度下限取决于正极材料,所以提高能量密度就要不断升级正极材料。但是,我国高镍材料开发起步晚,技术积累较为薄弱,制备工艺及装备条件较为落后。高性能的高镍正极材料,是高比能量动力锂电池开发的关键技术难点之一。


负极材料也是锂离子电池的核心材料之一,目前大多采用石墨作为负极材料。随着对续航里程需求的持续升级,传统石墨负极已不能满足市场对电池能量密度的期望。


据测算,硅基负极材料的比容量可达石墨负极的10倍,被看作是后者的替代者。传统硅基材料的应用,重要采用碳包覆技术,即在硅材料表面复合一层碳材料。但由于硅材料充放电过程中体积变化高达300%,多次循环后表面包覆的碳材料会破碎、脱落,对硅材料的保护用途大幅减弱,从而导致电池循环性能不佳。在能耗不变,体积和重量都受限的情况下,新能源汽车续航里程,重要取决于电池包的能量密度。


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