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时间:2019-12-15 05:01:27 作者:登录vipdafa888.asia 浏览量:59567

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  德国哈瑟尔特大学的电池生产线(照片:IMEC),可用于制造A4尺寸的IMEC全固态电池。

  † TEOS(原硅酸四乙酯) =化学式是Si(OC2H5)4的 Si系化合物。溶胶-凝胶法和超临界干燥法在生产气凝胶时通常采用。

  混合化是隐藏的原因吗?

  † 超临界干燥=通过超临界状态的CO2等置换材料中的液体。超临界状态是不能进行气相和液相之间的区分的一种状态,这是通过使物质达到一定温度以上并施加一定压力引起的。通常使用CO2是因为其在31.1℃下在相对低的温度和约72.8个大气压的压力下具有低粘度和超

,见下图

解析IMEC全固态电池

  注1)IMEC表示,为了实现1000 Wh /L的体积能量密度,将一次通过开发以下步骤去实现(1)使用汽车电池中使用的高电位材料(NMC,NCA等)作为正极活性材料,(2)优化电极结构,(3)减薄电解质层厚度。

,见下图

  接下来,将液体电解质浸渍到正极材料中。这也和传统工艺一样。

  虽然IMEC没有透露原因,但可以推断出一些原因。一个是固体电解质实际上是与离子液体的混合物。在许多液体电解质中,当施加高于一定水平的电压时,离子电导率显着降低并且发热迅速增加。另一方面,许多固体电解质不具有这种明确的电压阈值。这也是被称为“锂离子高速公路”(研究员)的原因之一。通过混合,固体电解质的这种性质可能会丧失。

,如下图

  这种固体电解质的特性是什么?实际上,主要成分是SiO2。换句话说,它是一种常见的氧化物材料。然而,它具有1400m2/g的超高比表面积,并且其内壁与称为离子液体的锂盐结合。

图3氧化物材料和离子液体的混合物

如下图

,如下图

  最近出现一种新型的全固态电池,该全固态电池实现了低成本,大容量,有可能将提前固态电池商业化场景的应用。

  虽然IMEC没有透露原因,但可以推断出一些原因。一个是固体电解质实际上是与离子液体的混合物。在许多液体电解质中,当施加高于一定水平的电压时,离子电导率显着降低并且发热迅速增加。另一方面,许多固体电解质不具有这种明确的电压阈值。这也是被称为“锂离子高速公路”(研究员)的原因之一。通过混合,固体电解质的这种性质可能会丧失。

,见图

dafa888特惠代码图2:电池制造过程中电解液的凝固

  另一种原因可能是由于使用金属Li负电极,在负电极表面上形成的枝晶是充放电的限制因素。实际上,IMEC没有公开试制电池的充放电循环寿命。

图4:通过秘密武器抑制Li负极的枝晶

  制造过程概要如下(图3)。首先,将称为TEOS †的 Si基材料在离子液体中分散,加入水(水解),形成胶凝。除水后,采用CO2进行超临界干燥†。然后它变成一种非常轻的海绵状固体材料,称为“气凝胶”。这是上述电解质从液体变成固体的过程。

  这种固体电解质的特性是什么?实际上,主要成分是SiO2。换句话说,它是一种常见的氧化物材料。然而,它具有1400m2/g的超高比表面积,并且其内壁与称为离子液体的锂盐结合。

  然而,IMEC也有表示在五年内实现2~3 C的快速充电。2019年3月,该公司公布了其中一个技术(图4)。它是一种“纳米网状电极”(IMEC),具有常规的气隙,最小尺寸约50nm,非常小,具有多孔柔韧的特性。“这样,即使在快速充电期间也可以抑制金属Li负极的枝晶”(IMEC)但是,没有公开原因的细节。

  枝晶严重吗?

  然而,IMEC也有表示在五年内实现2~3 C的快速充电。2019年3月,该公司公布了其中一个技术(图4)。它是一种“纳米网状电极”(IMEC),具有常规的气隙,最小尺寸约50nm,非常小,具有多孔柔韧的特性。“这样,即使在快速充电期间也可以抑制金属Li负极的枝晶”(IMEC)但是,没有公开原因的细节。

  作为液体电解质LIB电池,一般超过400Wh/L属于常见的水平,实验室也有达到过700Wh/ L的例子。然而,IMEC据说在2024之后可以实现1000Wh/L,且充电倍率为2〜3C(20〜30分钟充电)。“当前液体电解质LIB的上限是800Wh/L”(IMEC),而新型的全固态电池将在不久的将来突破这一上限。

  抗高压和高温

  德国哈瑟尔特大学的电池生产线(照片:IMEC),可用于制造A4尺寸的IMEC全固态电池。

图1 :2024年是否可达到1000Wh/L

  匹敌硫化物的离子电导率

图4:通过秘密武器抑制Li负极的枝晶

dafa888特惠代码  目前的课题是实现快速充电。虽然全固态电池在快速充电中通常都是优越的,但是IMEC电池的特性目前与液体电解质LIB的特性相同或略低。而且,当充放电速率超过0.5C时,容量迅速降低。

  德国哈瑟尔特大学的电池生产线(照片:IMEC),可用于制造A4尺寸的IMEC全固态电池。

  虽然IMEC没有透露原因,但可以推断出一些原因。一个是固体电解质实际上是与离子液体的混合物。在许多液体电解质中,当施加高于一定水平的电压时,离子电导率显着降低并且发热迅速增加。另一方面,许多固体电解质不具有这种明确的电压阈值。这也是被称为“锂离子高速公路”(研究员)的原因之一。通过混合,固体电解质的这种性质可能会丧失。

  图示为使用液体电解质的现有锂离子二次电池(LIB)和由IMEC开发的全固态电池的体积能量密度的推移,液体电解质LIB如果没有重大突破,预计800 Wh/L将成为天花板。但另一方面,IMEC近一年内就实现了能量密度的翻番,未来五年内可实现1000 Wh / L。 (图:IMEC)

1.

  这款IMEC电池的最大特点是其制造工艺(图2)。首先形成正极,这与现有的液体电解质LIB相同。

  目前的课题是实现快速充电。虽然全固态电池在快速充电中通常都是优越的,但是IMEC电池的特性目前与液体电解质LIB的特性相同或略低。而且,当充放电速率超过0.5C时,容量迅速降低。

  † LGPS =组成为Li10GEP2S12的硫醚化合物。由东京工业大学菅野了次教授的实验室和丰田汽车于2011年开发。锂离子电导率高达11 mS / cm,当时引发了全固态电池成为众人瞩目的焦点。

  图示为使用液体电解质的现有锂离子二次电池(LIB)和由IMEC开发的全固态电池的体积能量密度的推移,液体电解质LIB如果没有重大突破,预计800 Wh/L将成为天花板。但另一方面,IMEC近一年内就实现了能量密度的翻番,未来五年内可实现1000 Wh / L。 (图:IMEC)

  而另一优势则是耐高温。它可以在高达320°C的温度下使用,因此目前LIB电池所必须的冷却系统可以直接省略。因此即使保持电芯在425Wh /L的现状水平组装成电池Pack箱体,电池组的体积能量密度也能是当前车辆用LIB的两倍。当然这一点是其他全固态电池也能做到的。

2.。

3.。

  由于电解质作为初始液体已经渗透到电极的各个角落,因此不太可能出现在全固体电池中 “电极与固体电解质之间的接触面积小和界面电阻非常高”的问题。此外,电解质即使在固化后也具有弹性,可以吸收伴随充放电的电极中活性材料的膨胀和收缩。

图2:电池制造过程中电解液的凝固

4.  图示为使用液体电解质的现有锂离子二次电池(LIB)和由IMEC开发的全固态电池的体积能量密度的推移,液体电解质LIB如果没有重大突破,预计800 Wh/L将成为天花板。但另一方面,IMEC近一年内就实现了能量密度的翻番,未来五年内可实现1000 Wh / L。 (图:IMEC)

  制造过程概要如下(图3)。首先,将称为TEOS †的 Si基材料在离子液体中分散,加入水(水解),形成胶凝。除水后,采用CO2进行超临界干燥†。然后它变成一种非常轻的海绵状固体材料,称为“气凝胶”。这是上述电解质从液体变成固体的过程。

  虽然IMEC没有透露原因,但可以推断出一些原因。一个是固体电解质实际上是与离子液体的混合物。在许多液体电解质中,当施加高于一定水平的电压时,离子电导率显着降低并且发热迅速增加。另一方面,许多固体电解质不具有这种明确的电压阈值。这也是被称为“锂离子高速公路”(研究员)的原因之一。通过混合,固体电解质的这种性质可能会丧失。

解析IMEC全固态电池

  这款IMEC电池的最大特点是其制造工艺(图2)。首先形成正极,这与现有的液体电解质LIB相同。

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  不同之处在于将其干燥以使电解质固化,然后再形成负电极等。其结果,在批量生产时只需要微小改变现有的液体电解质LIB制造设备就可以使用。而事实上,IMEC几乎已经解决了全固态电池难以大规模量产的课题,按照其计划2019年中已经开始A4尺寸,容量5Ah电芯的样品试制。

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  不同之处在于将其干燥以使电解质固化,然后再形成负电极等。其结果,在批量生产时只需要微小改变现有的液体电解质LIB制造设备就可以使用。而事实上,IMEC几乎已经解决了全固态电池难以大规模量产的课题,按照其计划2019年中已经开始A4尺寸,容量5Ah电芯的样品试制。

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