高容量嵌入式化合物在锂电子电池中的发展

时间:2009-05-25来源:腾讯科技

  这个给大家总结比较了不同材料的能量密度,比如说钴酸锂终止电压在4.3V,钴酸锂终止电压到4.5V,还有V&C终止电压是4.5的材料,富锂给出了我们最大的体积密度还有排放的容量都是最大的,这是因为他跟其他的材料相比有很大的容量。当然也有一些缺点,比如说跟其他的材料相比充放电的效率比较低,还有平均的放电的电位也是比较低的。压实密度也比其他的要低,因为过渡金属的问题产生了压实密度,这是我们目前需要克服的这些缺陷。这就是我们的铝复合薄膜热压的这种电池的特性,与前面三个电极的测试结果是一样的,你们可以看到更高的电容,如果我们是使充电电位更高的话我们得到的容量也就更高,表现出来的还是同样的电池,他的循环性能你可以看到他容量的急剧减少、衰减,在头20次循环当中,大家这个循环超过20次之后他这种衰退就减缓了。我们必须要对这种衰退的机理进行调查,这是正在进行的。

  下面我要跟大家谈一下第二种材料,也就是阳极材料他是通过这种离子交换方式获得的,这是指那种层级材料当中通过离子交换获得。这张表给大家表现了量种钴酸锂的结构,一个是三维的钴酸锂结构,它叫做氧化钠结构,这是大家很熟知的,他对锂的托嵌,锂的托嵌会导致结构不稳定达到60%,他的结构变成不稳定了,如果把锂托嵌的话,在一个比较高的电位4—5的地方的时候会出现不稳定。还有一个O2型的钴酸锂,这种材料它的结构相对来说就会比较稳定,锂托嵌的时候结构的稳定性可以达到85%,在整个锂的容量当中来看。因为他的结构是非常稳定的,这个结果是由氧化钠通过离子交换来进行获得的。我们获得这种离子的方法是叫做溶盐离子交换法,我们这里面有这种过度的含锂的氧化金属来获取这种富锂过渡金属,然后我们使用溶盐,这个公式当中可以看到我们用的是氯化锂。我们连续十个小时在空气当中工作温度提高到300度。在这个离子交换之前,我们的公式在左边(PPT),在最后一行的左边,之后经过锂离子的共识,我们钠的含量不足0.002的。

  这张幻灯片给大家显示出了富锂三元材料充放电的曲线,我们所的氧化含锂的过渡金属。其中一个,就是第一次充电它的容量低于第一次放电的容量,这是因为我们的锂缺失或者是锂赤字低于。但是我们在高过245的毫安时/克的大的放电容量,这个容量是可以逆转的,我们在第二次循环当中又看到这么大的放电容量。我们也进行了循环测试,这次我们用富锂三元材料的循环测试和钴酸锂进行比较,我们看一下他们的循环特性。我们看到,充电的电压到达了5V,钴酸锂容量衰退得非常快,但是我们的三元富锂材料这种容量的维持却非常好,很稳定。这种过渡金属它经历了初次容量,后面继续维持,最后只是衰减5%,但是还能够维持95%。

  我刚刚给大家展示了这些富锂展示了非常大的含量当我们充电到4.8V的时候,我们X的演示图分析也支持可能的放电的机理,现在我们也在调查阳极材料是我们通过含钠的这种材料当中P2类型的来获得,他可以有很大的放电容量达到245毫安时,而且有很好的95%的循环特性,十次循环之后还能够维持,所以我们也找到了这种高能锂电池的阳极的很好的提高容量的材料。当然我们还有一些问题或者是很多的问题我们必须要去解决的,比如说我们如何维持结构的稳定性,这可能是我们现在要解决的最大的问题。这种高压运转的时候怎么去维持他的电化学性,我们想以后还必须要进行进一步的结构分析来改善我们材料的性能、充放电的性能,而且要提高他本身的性能,所以我们要努力工作来使这些设想成为现实。非常感谢大家的聆听。

  【现场提问】您好,我是来自河南的,我们是做电池的正极材料。我的问题是,我们知道三元素确实比普通的钴酸锂可以充到更高的电压,但是我们知道下一步用电池的企业尤其是电动工具,他们想推动这种元素可能有点困难,我不太清楚是不是在日本已经允许或者是已经有这样的一种倾向,希望可以允许手机上的电池可以充到更高的电压,或者是可以在更高的电压环境下工作也是支持的。

  中村宏:首先非常感谢你用日语来问我问题,我想用英语来回答。首先我上面讲的这只是一个有潜在性可以产生高容量的电池,一个非常基本、一个非常初步的调查,当然我们的客户可能不会接受我们的这些建议,比如说更高的这种充电电压,因为会产生很多的问题。就是因为在这种很高电压的运转会导致很多的问题,但是我想我们的客户也要求我们来研发一个非常更高容量的电池,我指的是锂电池,这是一个未来的技术设想,非常初步的,但是如果我们能够用新的材料结合上安全和可靠性,我想我们的客户或者是你们的客户就会接受这种新技术、这种新材料,但是我想这也也确实是一种很困难的任务。

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关键词: 三洋 嵌入式 锂电子 电池

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