 | Было предложено объединить эту статью в литиевую батарею . ( Обсудить ) Предлагается с февраля 2021 года. |
Литий-металлические батареи - это вторичные (перезаряжаемые) батареи, которые имеют металлический литий в качестве отрицательного электрода , который иногда называют анодом батареи . Литий-металлические батареи могут иметь длительный срок службы из-за высокой плотности заряда лития как анодного материала. Литий-металлические батареи были проданы компанией Bolloré в рамках программы Bluecar , а тонкопленочные батареис низким содержанием энергии были проданы Cymbet и другими. Несколько компаний и многие академические исследовательские группы в настоящее время исследуют и разрабатывают литий-металлические батареи, поскольку они считаются ведущим путем для развития помимо литий-ионных аккумуляторов. [1] В некоторых литий-металлических батареях используется жидкий электролит, а в некоторых - твердотельный .
История [ править ]
Литий-металлический аккумулятор был коммерциализирован компанией Moli Energy (теперь известной как E-One_Moli_Energy ) в 1980-х годах, но после того, как загорелось несколько ячеек, устройства, использующие батареи Moli, были отозваны, и компания перешла на прием. [2]
Направления исследований [ править ]
Основными проблемами при разработке практических литий-металлических батарей являются низкий срок службы элементов из-за низкой кулоновской эффективности и низкая надежность из-за образования дендритов, вызывающих короткое замыкание. Усилия по повышению производительности сосредоточены вокруг выбора электролита, поскольку реакция электролита с литием диктует кулоновскую эффективность, а электролит сепаратора должен противостоять образованию дендритов.
Жидкий электролит [ править ]
Направления исследований включают системы с высоким содержанием солей, добавки или фторсодержащие электролиты, которые образуют слои поверхности раздела твердый электролит (SEI) на литии и инкапсулируют литий внутри защитных оболочек.
Твердотельный электролит [ править ]
Твердые полимерные электролиты, такие как полиэтиленоксид (ПЭО), исследуются десятилетиями, но для достижения разумного срока службы и надежности требуются высокотемпературные катоды низкого напряжения и низкие плотности тока. [3] Неорганические полимерные композиты были изучены, чтобы найти технологичную, гибкую систему. Были изучены многие семейства неорганических материалов, включая LiPON, борогидрид лития , стеклообразные, полукристаллические и кристаллические сульфиды, структурированные фосфаты NASICON , перовскиты , антиперовскиты и гранаты .
Коммерциализация [ править ]
Несколько компаний разрабатывают литий-металлические батареи для применения в устройствах бытовой электроники и электромобилях. Статус усилий по развитию, по которым были опубликованы данные, резюмируется в таблице ниже.
| Организация | Размер ячейки | Плотность тока | Циклы | Давление | Массовая загрузка | Температура | Источник |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Системы хранения ионов | 1-слойная монетная ячейка | 0,2 мА / см 2 | 25 | ? | 2,5 мАч / см 2 | 25 | [4] |
| PolyPlus | 1-слойная монетная ячейка | 0,4 мА / см 2 | 50 | ? | 2,6 мАч / см 2 | ? | [5] |
| Samsung | 600 мАч 2 слоя | 3,4 мА / см 2 | 1000 | 20 атм | 6,8 мАч / см 2 | 60 ° С | [6] |
| Сион | 1,8 Ач | С / 1.5 | 700 | ? | ? | ? | [7] |
| Твердая мощность | 20 Ач 22-слойный | 0,3 мА / см 2 | 30 | 10 атм | 3 мАч / см 2 | 29 ° С | [8] |
| QuantumScape | 70x85мм 1-слойный | 3,2 мА / см 2 | 1100 | 3,4 атм | 3,2 мАч / см 2 | 29 ° С | [9] |
См. Также [ править ]
- Список типов батарей
- Литиевая батарейка
- Литий-ионный аккумулятор
Ссылки [ править ]
- ^ «Состояние и проблемы в использовании литий-металлического электрода для высокоэнергетических и недорогих аккумуляторных батарей» . Проверено 13 февраля 2021 .
- ^ "Эпическая история Moli Energy" . Проверено 13 февраля 2021 .
- ^ "Новая литий-полимерная твердотельная батарея для сверхвысокой энергии: Nano C-LiFePO4 по сравнению с Nano Li1.2V3O8" . Проверено 13 февраля 2021 .
- ^ "3D литий-металлические аноды размещены" . Проверено 13 февраля 2021 .
- ^ «Обновление ARPA-E IONICS 2020» (PDF) . Проверено 13 февраля 2021 .
- ^ "Высокоэнергетические твердотельные литий-металлические батареи с длительным циклом работы на основе композитных анодов из серебра и углерода" . Проверено 13 февраля 2021 .
- ^ «Основные требования к производительности аккумулятора электромобиля» . Проверено 13 февраля 2021 .
- ^ "Объявление от 10 декабря 2020 г. в Твиттере" . Проверено 13 февраля 2021 .
- ^ «Обсуждение результатов производительности аккумуляторной технологии QuantumScape» . Проверено 13 февраля 2021 .
