高能量密度电池对正负极的要求,高能量密度电池隔膜
正极材料评价与开发
电池的能量密度目标是> 330 Wh/kg,评价了6种正极材料,主要是高镍材料,如高压NCM,含有富锂锰基的NCM和高镍NCA等,容量目标>200 mAh/g,
负极材料评价与选择
为了实现电池的能量密度目标> 330 Wh/kg,采用硅基负极,比如Si合金,SiO,Si纳米线和Si纳米颗粒,首效需要>90%。
高能量密度电池,正极采用克容量大于200mAh/g的高镍正极材料,比如三元材料Ni90,负极采用硅碳复合材料,克容量>500mAh/g,首效>90%,负极不采用CMC/SBR粘结剂,可能是PAA基粘结剂。电解液采用氟化溶剂(FEC)、并添加稳定添加剂。电池容量87Ah,尺寸为294.4 × 100.4 × 14 mm的软包电池。
高镍阴极,容量为200-240 mAh/g;采用硅复合材料作负极,容量为400-600 mAh/g;电解液配方采用氟化溶剂、开发稳定添加剂和锂盐;优化高密度的复合活性材料配方;选择低副反应的导电添加剂、先进的粘合剂配方;采用先进的隔膜:陶瓷涂层、高电压稳定性。
硅负极的问题及现状
1. 硅负极的固有特性:电导率低~10-3S/cm,在电芯充放电过程中形成LixSi合金时体积膨胀量大~400%;
2. 硅负极的几种失效现象:颗粒破碎和粉化、SEI膜不稳定、失去电接触、Li离子被困在失效位点等。
3. 常用的几种硅负极改进策略:硅纳米化、硅表面包覆、掺杂合金相、核壳结构、石墨或碳包覆硅。