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高比能锂电池需要一颗“安全芯

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高比能锂电池需要一颗“安全芯目前,动力电池有非常清楚的目标路线图,在电池的研制中,材料占有重要地位,在一些技术方面甚至是第一位的。锂离子电池是复杂的复合材料体系,包括多项正极材料、多项负极材料、电解液、隔膜、铜箔、铝箔等。提高锂电池效能要从成本上降低,不是从单纯的增加电池。要通过内部多种材料协同配合才能运作,才能把电池的能量、功率、性、寿命、成本等做到最优。理论上讲,正、负极决定了电池可以做到多高的密度。我们以传统的电池为例,实际上在材料选定以后,成熟度就会初步形成,变成能量增长。目前来说,能量的增长还是挺快的,每年增长 3%左右。我们现在用陶瓷隔膜来提高电池的性,将陶瓷隔膜纳米颗粒涂在隔膜上,可以增加安全性。但这个工艺技术也有缺口,想把这个做好很有难度。怎样做更安全的电池产品呢?我讲三步策略。第一步是陶瓷隔膜技术。我们用纳米纤维隔膜,它的结构和蜘蛛网类似,颠覆力很强,耐热性能有非常大的改变,效果非常好。当然,还有涂层隔膜。第二步是提高锂离子的传导活性。我们想在隔膜上补一种东西,既可以保证安全性,又可以使传輸更有效。在使用纳米陶瓷隔膜的过程中,在保证安全性的前提下,性能的提升非常明显。同时,要提高高温性,减少倍率应用。第三步,固态锂电池。在电解液和隔膜中,固体电解质第一个作用是快速传导,第二个作用是断隔作用。怎么提高锂离子传导性,让锂离子在电解液中跑得更快?我们有必要了解一下聚合物电解质和无机固态电解质。它们两个都有优缺点,我们要选择各自的优点,规避缺点。近几年,我们用新兴材料来进一步提高传导性。尤其是最近做的一个PVDF 膜材,它的温度会更高一些,力学性能更好一些,耐高压也比较好。我们还做了一些固态软极电芯产品和聚合物复合膜,通过技术改进,在室温下状态还是比较稳定的。我们就是想提高比能量,电压不发生短路,经过两次穿刺后,其充放电曲线依旧正常,气容量挥发率约 80%,保护率也比较高。再说一下电池短路测试。电池充电后,电流量很大,但是不会冒烟,不会起火,也不会爆炸,依旧可以保持电容量。所以经过一系列测试后发现固态锂电池可以解决安全问题。固态锂电池可以做到更高的比能量,能量可以做到 300Wh、kg,甚至还可以做到 400Wh、kg,当然还可以超过 431Wh、kg。另外,还有柔性固态电芯,无论是卷曲还是对折,比能量没有降低,都不会出现问题。

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