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新能源电池浅谈和贫钴高镍-锂电池的高能量密度

菜鸟
2022-06-24 10:32:59     打赏

  新能源电池主流的是锂电池和氢电池居多。氢能源电池具有可再生性、清洁性、高储能等特点由于存在这么多优点,但是同时也存在缺点那就是储存危险、运输不便,这都和它的利用有关。电氢耦合能源系统主要运行模式可分为3类:

1、利用可再生能源发电制氢﹐保证氢能的绿色生产和稳定供应;

2、发挥电解制氢灵活响应的特性,平抑可再生能源出力波动,提升并网品质;

3、充分利用弃风、弃光资源,提高可再生能源消纳率﹐并进一步结合燃料电池﹐实现电力系统负荷跟踪.

    再一个是锂电是实现低碳交通出行的关键。当前的锂离子电池技术的迅速发展,正在促使电动汽车市场的快速增长。显而易见,开发具有安全且长期循环稳定的锂离子电池,是实现完全电动化交通运输的关键。鉴于此,德国乌尔姆亥姆霍兹研究所的Wu Fanglin等人,采用贫钴、富镍(LiNi0.88Co0.09Mn0.03O2,NCM88)作为锂离子电池正极材料,获得了极其出色的长期循环稳定性。采用阴离子离子液体电解质(0.8Pyr14FSI-0.2LiTFSI,ILE),电池的初始比容量达到了214 mAh g-1,1000 次循环后容量保持率高达88%,平均库仑效率为99.94%。基于组合的活性材料,Li|ILE|NCM88 电池实现了高达560 Wh kg-1 能量密度。

    

研究人员首先表征了NCM88正极材料的晶体结构和微观形貌。如图 1A 和 1B所示,NCM88 具有六方层状 α-NaFeO2 结构9(空间群:R-3m),晶格参数:a = b = 2.87280(6) Å;c = 14.1937(4) Å。图1C中SEM图片揭示NCM88材料由直径在 10-30 μm 范围内的大球形二级粒子与大约 5 μm 的较小粒子的组成。相应的能量色散 X 射线 (EDX) 元素分布表明Ni、Co 和 Mn元素在两种NCM88 粒径的表面上均匀分布。

图片Fig. 1: NCM88材料的结构、形貌与元素表征.

随后,研究人员采用了专门设计的、与 Li 金属具有优异兼容性的ILE电解液,并对Li||NCM88电池的电化学性能进行了表征。图 2 中的 NCM88 电池与传统市售的有机溶剂型电解质(LP30,1M LiPF6)进行了比较。两种电池在 0.1C 倍率下均表现出大于 210 mAh g-1 的初始放电容量(1C 倍率对应于 200 mA g-1 的特定电流,图 2A)。LP30电池容量逐渐下降,50 次循环后容量保持率为 90.8%,而ILE电池的容量保持率高达99.3%,几乎没有明显的容量衰减。图 2B 比较了在 0.1C 下两次初始活化循环后在 0.3C 的较高比电流下 200 次循环的性能。同样,正如在 0.1C 时已经观察到的那样,ILE 获得了极其稳定的容量,其容量保持率为 97.5%,远高于 LP30 电解质的容量保持率(74.7%)。通过循环期间电压曲线的演变,可以更详细地了解两种电解质的性能差异(图 2C 和 2D)。使用 LP30 时,很明显,在 200 次循环期间,比容量和平均放电电压持续且相当严重地衰减。相比之下,当使用 ILE 时,性能下降几乎不明显。在放电曲线尾部只能看到轻微的容量衰减,而从电位曲线中几乎看不到电压衰减。。图片图2Li‖NCM88电池使用LP30和ILE电解液的电化学学性能表征。


引用来源****:https://mp.weixin.qq.com/s/yMYWKeshSQbhQeW3qSmilg




关键词: 新能源     电池    

高工
2022-06-24 13:51:44     打赏
2楼

微信上的图看不到哦


高工
2022-06-25 08:55:24     打赏
3楼

ok


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