这种“三维交连聚合物海绵”的机理是利用三维结构为锂离子提供足够强度的框架结构与足够的表面积/空间,让负极更轻松地容纳更多的锂离子。
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硅碳负极
古迪纳夫博士研发了当今锂离子电池领域的三大正极材料,目前业界的负极材料多用碳素材料(好消息是中国石墨储量占全球70%),非碳负极材料则有四大系列,包括硅基材料。
硅的理论容量超过石墨10倍以上,造成电池的话有望提升大约50%的能量密度。
电池负极材料大纲 | ||
碳素材料 | 石墨 | 天然石墨/人造石墨 |
软碳 | 焦炭/中间相碳微球 | |
硬碳 | 碳纤维/PAS | |
非碳材料 | 锂金属 | |
氮化物 | ||
合金 | 锡基材料/硅基材料 | |
钛酸锂 |
此前的学者都不知道硅那么好用吗?都知道,只是解决不了硅基材料体积膨胀的问题。
碳素材料(石墨)与非碳材料(硅)的充放电机理不同,石墨是锂的嵌入和脱嵌,硅则是合金化反应,硅的脱嵌锂反应会令其体积膨胀3倍,电池内部结构破坏之后,就没后文了。
求同存异可以吗?还真可以。使用Si/C复合体系(硅碳负极),Si硅颗粒这种活性物质可大大提升锂的容量,C碳能改善Si的导电性、缓冲Si充放电体积变化、防止Si颗粒充放电时团聚。
类比一下,Si就是脆弱但攻击力极强的大法师,C就是承受各种物理攻击/魔法攻击的肉盾。
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固态电解质
NIO Day 2020让固态电池重回公众视野,但这次蔚来发布的“固态电池”并非真固态,严谨一点来说是“准固态电池”(液态电解质少于50%),依然需要使用电解液和隔膜。
什么才是固态电池(Solid-State Battery,SSB)呢?电极与电解液全是固态的,不存在任何气态和液态的流体,便是。
蔚来“固态”电池包实际上并未做到全固态,但在同样规格的电池包体积中完成360Wh/kg的整包能量密度和150kWh的整包容量,不得不说“抓得到老鼠的就是好猫”,你管他包装上写100%芒果汁还是芒果风味饮品。