韩国大邱庆北科学技术院(DGIST)的研究人员正在改进锂空气电池的性能,让电动汽车更加容易普及。该电池会在需要充电之前,利用氧气延长运行时间。在最新发表的论文中,研究人员描述了如何在掺杂了硫的石墨烯上利用镍钴硫化物纳米薄片制造电极,从而生产出具有高放电容量的长寿命电池。韩国大邱庆北科学技术院的化学家Sangaraju Shanmugam表示:“采用锂离子电池的电动汽车的续航里程大约是300公里,意味着车辆很难往返于首尔和釜山之间,因此我们研究锂空气电池,因为此种电池能够存储更多能量,从而提供更长的续航里程。”


电池有两个电极,阳极和阴极。锂离子和氧气之间的反应在锂空气电池的阴极上发生,Shanmugam及其团队研发了一个由镍钴硫化物纳米薄片制成的阴极,该纳米薄片放置于掺杂了硫的多孔石墨烯上。研究人员研发的电池显示出高放电容量,同时在两个多月内,该电池的性能还保持原来一样,容量也没有下降。该团队的下一步计划是通过研究电极的充放电行为及其表面特征,以改进锂空气电池其他方面的性能。Shanmugam表示:“一旦我们获得了电池所有部分的核心技术,并结合起来,就有可能开始制造电池原型。”
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随着锂电池技术及制造工艺的进步,能量密度有望越来越高,新能源车的单车带电量也有望实现进一步增长。因此,未来动力锂电池装机量增速将高于新能源车销量增长,预计至2025年,全球动力锂电池装机量达到740Gwh以上,2019~2025e复合增速达到36.8%。


锂电池的生产流程包括:正极/负极匀浆、涂布、辊压、分切(前道流程,极片制作),制片、模切、卷绕/叠片(中道流程,电芯制作),封装、注液、化成、分容(后道流程,电池组装)等环节,期间所使用的设备包括搅拌机、涂布机、辊压机、分切机、模切机、卷绕机/叠片机、注液机、封焊机、化成测试设备等。从生产环节对电池产成品良品率的影响来看,中道卷绕/叠片环节影响最大,技术难度最高。


锂离子电池工作原理是将电能转化为化学能储备在电极中,在需要的时候可以重新以电能释放。核心材料主要有正极、负极、电解液和隔膜,其中电解液对综合性能的影响最大。电解液作为锂离子的载体,在充放电的过程中,完成锂离子的传输,因此需要具备极大的离子导电率及极小的电子导电率。


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