Tag: 锂离子电池

📅Published: 2022-06-03 18:35 近年来，我国新能源汽车和国产智能手机的发展取得了许多令世人瞩目的成就，可谓是进入了高质量发展的快车道。 新能源汽车方面，截止2021年，我国新能源汽车销量连续7年位居全球第一。据中国汽车工业协会数据显示，我国新能源汽车保有量约580万辆，约占全球新能源汽车总量的50%。已经将合资车和外资车远远甩在了身后，实现了弯道超车。 国产智能手机方面，经过了十年的不懈努力，国产智能手机品牌全面崛起。无论是从质量、性能、价格等方面都有了质的飞跃，可以与苹果、三星等外国品牌一较高下。据CANALYS数据显示，2022年第一季度国内手机市场销量排名前五的手机品牌中，国产手机已经占据四席，国产手机品牌市场占有率达80%，而且荣耀、OPPO已经反超苹果手机，占据了销量榜的冠亚军位置。 这些成绩的取得，靠的不是一时的心血来潮，也不是跟风凑热闹，而是扎扎实实的技术创新与进步的结果。近期，我国的电池技术又接连取得突破，或将从根源上解决长期被人们所诟病的新能源汽车和智能手机的续航焦虑问题。 什么是续航焦虑？ 续航焦虑从本质上来说就是充电焦虑，无论是新能源汽车还是智能手机，都需要在使用一定时间后为其充电。但是，就目前的充电技术来说，还远远达不到人们的使用需求。 比如新能源电动汽车，一旦没电，就需要到处去找充电桩，即使找到充电桩，可能还需要排队充电，好不容易排到自己了，也需要再等上大几十分钟甚至几个小时才能把电充满。这样一番折腾下来，可能你已经焦躁不安，身心疲惫。 再比如智能手机，其实也和新能源电动汽车类似，给手机充一次电也需要等上几十分钟才能充满。如果你有手机依赖症，那这几十分钟可能会让你心情沮丧，度日如年。 那如何解决续航焦虑的问题呢？笔者认为有两种方法，一是寻找性能更优的充电新材料；二是突破快充技术的瓶颈。 功夫不负有心人。近期我国在电池技术领域又传来了三个好消息，终于实现新的突破，下面赶快来分享给大家。 01 宁德时代发布新一代钠离子电池 据悉，这款钠离子电池电芯单体能量密度可达160Wh/kg；常温下充电15分钟，电量可达80%以上；而在零下20°C低温的环境下，仍然有90%以上的放电保持率。 在正极材料方面，宁德时代采用了克容量较高的普鲁士白材料，对材料体相结构进行电荷重排，解决了普鲁士白在循环过程中容量快速衰减的核心难题；在负极材料方面，宁德时代开发了具有独特孔隙结构的硬碳材料，其具有克容量高、易脱嵌、优循环的特性。 与锂离子电池相比，钠离子电池具有四大优势： 1、储量丰富。 锂在地壳中的含量只有0.0065%，而钠约为2.36%，钠的储量是锂的360倍。

📅Published: 2022-04-07 15:44 电动汽车的销量增长速度比预期的快很多，这引发了电动汽车电池研发的空前盛况，电池技术日新月异，可是无论电池技术多么的先进，电池的衰减都不可避免。 最近，科学家对锂离子电池充放电循环过程中导致的衰减又有了新的发现，一个既简单合理但又非常难以确定的衰减原因在科学家努力了很长时间以后终于被发现了，这进一步加深了对锂离子电池循环寿命的理解，为设计出更好的寿命更长的锂离子电池做出重要贡献。 影响锂离子电池循环寿命的因素很多：充电次数、放电深度、过充、过放、过冷、过热、电极材料、电解液等等。 其中充放电过程中，锂离子在电池正负极材料的嵌入与脱嵌都会对电极材料产生机械力，电极材料的膨胀与收缩次数的增多，导致电极材料出现裂纹，而这正是电池性能急速下降的一个重要的原因。 这也是学术界普遍的共识，机械力应变会影响电池的寿命。 在科技还不如现在那么发达的以前，想观察电池的充放电循环导致机械应变很困难，但是科学家还是有办法，那就是用手拆，这是一个艰巨的过程，对不同的充放次数分别进行拆解再观察，看到了电池随着充放次数的增加，电极材料逐渐出现裂纹。 随着科技的发展，检测手段的进步，显微镜的应用使得科学家能更清楚地观察到电极裂纹的产生大概是在进行了多少次充放电循环后开始发生的，但是依然还是使用手拆的方式将电池进行拆解再用显微镜观察。 通过手拆的方式来观察电池，会破坏电池的结构，因此，科学家仅仅只能确认电极的裂纹会影响电池的寿命，无法进一步知道这种裂纹对电池的其余部分产生其他什么样的影响。 电池充放次数的增多会加剧衰减的过程，科学家相信裂纹的产生肯定会引发一系列的连锁反应，只是苦于检测手段的落后，一直无法得知是什么反应。 随着扫描透射电镜高分辨率X射线技术的发展，对电池充放过程产生的机械应变的了解也越来越清晰，科学家迫切的需要观察到完整的电池进行充放电后，电池内部发生了什么变化，即进行电池原位观察。 可喜的是，现在的技术已经可以做到这点了。 加拿大萨斯喀彻温大学的研究人员另辟蹊径，使用同步加速器设施的生物成像和插入设备光束线（BMIT）设施对完整的电池充放过程进行CT扫描，观察到了裂纹产生后的连锁反应，这个反应很合理，但是一直都无法确认，第一次被这个科研团队发现了。 他们用三元锂电池来进行研究，三个三元锂电池的充放电循环次数不同，分别是3887次、3675次和1550次，同时用新的三元锂电池来做对照。 当对这些电池进行原位CT扫描后，他们发现随着电池的充放循环次数增多，电池中的微裂纹越来越严重，而电池中的电解液则被吸入到裂纹之间的空隙中，这导致了电池内部电解液的减少。 电解液的消耗会导致严重的问题，因为电池的电解液不足，电池可能会立即停止工作。 这解释了为什么之前观察到从裂纹开始产生的循环数开始，电池的衰减在急剧的发生。由于之前的研究是使用手拆的方式进行观察，电池拆解后结构被破坏，即使看到了裂纹中有电解液，也无法得知是不是由于拆解污染造成的。 可能有人会说，这不是很容易理解么？裂纹有空隙，进电解液很正常。不用说，科学家也知道。但是科学是讲究证据的，即使很合理，没有真正观察到就无法下结论。