¿Cómo Mejorar la Densidad Energética de las Baterías de Litio?

La adopción de nuevos sistemas de materiales, el ajuste fino de la estructura de litio de las baterías y la mejora de las capacidades de fabricación son las tres etapas principales para que los ingenieros de I+D demuestren sus habilidades. Explicaremos las dos dimensiones de monómero y sistema en la siguiente parte.

Ⅰ. La densidad de energía de las celdas de las baterías de litio depende principalmente del avance del sistema químico

1. Aumente el tamaño de las baterías eléctricas: los fabricantes de baterías eléctricas pueden aumentar el tamaño de la batería original para lograr el efecto de expansión de la capacidad. El ejemplo más conocido es el de Tesla, una conocida empresa de coches eléctricos que fue la primero en usar Batería de fosfato de hierro y litio 18650 y reemplazará al nuevo Batería de litio 21700.

Sin embargo, la "grasa" o el "crecimiento" de la celda de la batería es solo una cura temporal, no una cura permanente. El método para sacar salarios del fondo de la tetera es encontrar la tecnología clave para aumentar la densidad de energía de los materiales positivos y negativos que constituyen la celda de la batería y la composición del electrolito.

2. Cambios en el sistema químico de las baterías de litio: Como se mencionó anteriormente, la densidad de energía de las baterías eléctricas está restringida por los electrodos positivo y negativo de la batería. En la actualidad, la densidad de energía del material del electrodo negativo es mucho mayor que la del electrodo positivo, por lo que es necesario actualizar continuamente el material del electrodo positivo para mejorar la densidad de energía.

(1) Cátodo con alto contenido de níquel: los materiales ternarios generalmente se refieren a la gran familia de óxidos de manganato de níquel, cobalto y litio. Podemos cambiar el rendimiento de las baterías eléctricas cambiando la proporción de los tres elementos de níquel, cobalto y manganeso.

(2) Ánodo de silicio-carbono en la figura: la capacidad específica de los materiales de ánodo a base de silicio puede alcanzar los 4200 mAh/g, que es mucho mayor que la capacidad específica teórica de los ánodos de grafito de 372 mAh/g, por lo que se ha convertido en un poderoso sustituto de los ánodos de grafito.

(3) En la actualidad, el uso de materiales compuestos de silicio y carbono para mejorar la densidad de energía de las baterías eléctricas se ha convertido en una de las direcciones de desarrollo reconocidas de la industria para los materiales de ánodo de baterías de litio. El Model 3 lanzado por Tesla utiliza un ánodo de carbono de silicio.

3. En el futuro, si desea superar aún más la marca de 350 Wh/kg de una sola celda, es posible que los colegas de la industria deban centrarse en el sistema de baterías eléctricas negativas de metal de litio, pero esto también significa el cambio y la mejora de toda la fabricación de baterías. proceso. Se puede ver a partir de varios materiales ternarios típicos que la proporción de níquel es cada vez mayor, y la proporción de cobalto es cada vez menor. Cuanto mayor sea el contenido de níquel, mayor será la capacidad específica de la celda. Además, debido a la escasez de recursos de cobalto, aumentar la proporción de níquel reducirá el uso de cobalto.

Ⅱ. Densidad de energía del sistema de baterías de litio: mejora la eficiencia del grupo de paquetes de baterías

1. La prueba grupal de los paquetes de baterías eléctricas es la capacidad de las baterías eléctricas "leones de asedio" para organizar tropas para celdas individuales y módulos. Es necesario aprovechar al máximo cada centímetro de espacio bajo la premisa de la seguridad.

2. El "adelgazamiento" del paquete de baterías eléctricas incluye principalmente las siguientes formas:

(1) Optimizar la estructura del diseño: en términos de dimensiones generales, el diseño interno del sistema se puede optimizar para hacer que el diseño de las partes internas del paquete de baterías eléctricas sea más compacto y eficiente.

(2) Optimización de la topología: realizamos un diseño de reducción de peso con la premisa de garantizar la rigidez, la resistencia y la confiabilidad estructural a través del cálculo de la simulación. A través de esta tecnología, se puede realizar la optimización de la topología y la morfología y, finalmente, ayudar a lograr el peso ligero de la caja de la batería.

(3) Selección de materiales: podemos elegir materiales de baja densidad. Por ejemplo, la cubierta superior del paquete de baterías eléctricas ha cambiado gradualmente de la cubierta superior tradicional de chapa metálica a la cubierta superior compuesta, que puede reducir el peso en aproximadamente un 35 %. Para la caja inferior del paquete de baterías, ha cambiado gradualmente del esquema tradicional de chapa metálica al esquema de perfil de aluminio, lo que reduce el peso en aproximadamente un 40 % y el efecto de ligereza es evidente.

(4) Diseño integrado de todo el vehículo: el diseño integrado de todo el vehículo y el diseño estructural de todo el vehículo se considerarán plenamente, y las partes estructurales se compartirán y se compartirán tanto como sea posible, como anti- diseño de colisión, para lograr lo último en ligereza.

Las baterías eléctricas son productos muy completos. Si desea mejorar un aspecto del rendimiento, puede sacrificar otros aspectos del rendimiento. Esta es la base para entender el diseño y desarrollo de baterías. Las baterías de energía eléctrica están dedicadas a los vehículos, por lo que la densidad de energía no es la única medida de la calidad de la batería.