不断提升锂电池综合性能是锂电池发展的唯一方向,而要提升锂电池性能的主要方法就是对锂电池材料的不断研发和创新,下面介绍关于可以提升锂电池性能的新型材料基本情况。锂离子电池负极材料:1、锂电池新型材料之新型高熵储能材料;由德国卡尔斯鲁厄理工学院提出的一种适合储能应用的新型高熵材料,研究人员以多阳离子过渡金属基高熵氧化物为前体,LiF或NaCl为反应物,用简易机械化学方法,制备多阴离子和多阳离子化合物,从而生成锂化或钠化材料,成功合成一种具有岩石盐结构的氟氧基正极活性材料,适用于下一代锂电池应用。
4、锂电池新型材料之环己六酮
中国科学院院士、南开大学化学学院教授陈军团队设计合成了一种具有超高容量的锂离子电池有机正极材料——环己六酮,放电比容量可达902mAhg-1。此外,由于环己六酮在高极性的离子液体中的溶解度较低,使得其在离子液体基的电解液中具有较好的循环性能,组装的电池体现高容量和长循环寿命等特征。成果已发布于《德国应用化学》。
此类有机正极材料展现了锂离子电池目前所报道的最高容量值,刷新了锂离子电池有机正极材料容量的世界纪录。这项工作为高容量有机电极材料的设计、制备以及电池应用提供了一种新的思路。以环己六酮为正极的锂离子电池能够实现电池容量更高、寿命更长等优势,为将来电动汽车、储能电网等领域的应用提供支撑。
5、锂电池新型材料之石墨+卤素转换插层化学
马里兰大学在石墨中引入卤素转换插层化学,创新研发复合电极,并将这一阴极与钝化石墨阳极相结合,打造出能达到4V的锂离子水系全电池,能量密度为460 Wh/kg,库仑效率约为100%。电池基于负离子转换-插层机制,结合高能量密度的转换反应,具有插层的优良可逆性,提高水系电池的安全性。
突破点:这种电池从根本上不同于“双离子”电池。双离子电池将复杂阴离子,在低填充密度下,可逆性插入到石墨中,稳定的阴离子不发生氧化还原反应,导致容量低于120mAh/g。新型全电池的能量密度约为460 Wh/kg,超过最先进的非水液态锂离子电池(考虑到电解质质量后,其能量密度仍能达到304Wh/kg)。
6、锂电池新型材料之氮化硼纳米涂层
哥伦比亚大学通过植入氮化硼(BN)纳米涂层稳定锂离子电池中的电解质,从而降低电池短路的风险。
突破点:锂离子电池内部的液体电解质高度易燃,存在短路、起 火风险,但5至10纳米的氮化硼(BN)纳米膜即可用作保护层,从而隔绝金属锂和电解质之间的电接触,氮化硼(BN)纳米膜在化学上和机械上又对锂稳定,电子绝缘水平高,所以其可在较大程度上提高锂离子电池安全性。
7、电池新型材料之非晶Al2O3涂层
韩国汉阳大学研究人员利用非晶Al2O3实现石墨表面改良,非晶Al2O3涂层大幅提升了石墨等电池材料与蓄电池隔板的润湿性。研究人员采用LiCoO2阴极及涂覆Al2O3的石墨阳极开展纯电芯测试,经试验证明,引入非晶Al2O3后可提高石墨阳极材料的充电性能。成果已发布于《能源杂志》。