1、钛酸锂
近年来,国内对钛酸锂的研发热情较高。
钛酸锂的优势重要有:
循环寿命长,属于零应变材料,不生成传统意义的SEI膜;
安全性高,其插锂电位高,不生成枝晶,且在充放电时,热稳定性极高;
可快速充电。
劣势:目前限制钛酸锂使用的重要因素是价格太高,高于传统石墨,另外钛酸锂的克容量很低,为170mAh/g左右。只有通过改善生产工艺,降低制作成本后,钛酸锂的长循环寿命、快充等优势才能发挥用途。结合市场及技术,钛酸锂比较适合用于对空间没有要求的大巴和储能领域。
2、石墨烯
优势:石墨烯自2010年获得诺奖以来,广受全球关注,特别在我国。国内掀起了一股石墨烯研发热潮,其具诸多优良性能,如透光性好,导电性能优异、导热性较高,机械强度高。
作为正负极添加剂,可提高锂离子电池包的稳定性、延长循环寿命、新增内部导电性能。
劣势:鉴于石墨烯当前的批量生产工艺不成熟、价格高昂、性能不稳定,石墨烯将率先作为正负极添加剂在锂离子电池包中使用。
3、硅碳复合负极材料
优势:硅碳复合材料作为未来负极材料的一种,其理论克容量约为4200mAh/g以上,比石墨类负极的372mAh/g高出了10倍有余,其产业化后,将大大提升电池的容量。
劣势:充放电过程中,体积膨胀可达300%,这会导致硅材料颗粒粉化,造成材料容量损失。同时吸液能力差。循环寿命差。目前正在通过硅粉纳米化,硅碳包覆、掺杂等手段解决以上问题,且部分公司已经取得了一定进展。
4、富锂锰基正极材料
高容量是锂离子电池包的发展方向之一,但当前的正极材料中磷酸铁锂的能量密度为580Wh/kg,镍钴锰酸锂的能量密度为750Wh/kg,都偏低。富锂锰基的理论能量密度可达到900Wh/kg,成为研发热点。
富锂锰基作为正极材料的优势有:能量密度高、重要原材料丰富。
劣势:首次放电效率很低、材料在循环过程析氧,带来安全隐患、循环寿命很差、倍率性能偏低。但潜力巨大。
5、涂覆隔膜
隔膜对锂离子电池包的安全性至关重要,这要求隔膜具有良好的电化学和热稳定性,以及反复充放电过程中对电解液保持高度浸润性。
涂覆隔膜的用途是:
提高隔膜耐热收缩性,防止隔膜收缩造成大面积短路;
涂覆材料热传导率低,防止电池中的某些热失控点扩大形成整体热失控。