下一代充電電池的類型和特點
下一代充電電池的研發大致可分為以下三類。
① 先進鋰離子二次電池(先進LIB):
“先進LIB”是在現有LIB的基礎上進行改進以提高其性能。目前正在進行研究,通過使用正極中含有大量鋰的被稱為“鋰過量”材料的材料來增加電池的容量,并通過使用比平常溶解更多電解質鹽的濃縮電解質來延長循環壽命。它正在被完成。
② 下一代充電電池(狹義):正極、負極材料使用與現行LIB完全不同的物質
使用與現在的鋰離子電池完全不同的正負極材料的電池,狹義上稱為下一代二次電池。與現有的鋰離子電池相比,為了延長壽命、減輕重量并增加容量,正在開發使用硫或氟化合物作為正極材料、使用鈉或鎂作為負極材料的鋰離子電池。
③ 全固態鋰離子二次電池(全固態電池):
采用固體電解質而受到關注的“全固態鋰離子二次電池(全固態LIB)”作為車載電源,由于**性提高,可以抵抗溫度變化,具有火災風險低等**優勢。此外,由于它能夠快速充電并具有高能量密度,因此車載用途的開發正在取得進展。(AIST雜志:什么是全固態電池?)
世界各地的研究機構和公司不斷進行研究和開發,競相實現并批量生產下一代二次電池。實現在性能、**性和成本方面超越當前鋰離子電池的下一代二次電池是一個困難的課題,并且有許多問題必須克服,不僅在性能方面,而且在資源限制和環境負擔方面。然而,下一代二次電池是一個研究領域,一旦投入實用并量產,將對世界產生巨大影響。AIST將繼續研究和開發可用于各個領域的下一代二次電池,從當前的LIB到全固態電池,再到**電池。
特征
當前LIB的成本更低、容量更高
?力爭減少資源緊缺的鈷的使用量并提高產能。
?用鐵和錳替代目前鋰離子電池的部分正極材料。
鋰離子固態電池
?將現有LIB中的電解質更換為固體電解質。
?不易燃,提高**性。
- 結構緊湊,兼容寬溫度范圍(-30℃至100℃)。
**高能量密度電池
?負極材料使用金屬鋰,正極材料使用硫化物。
- 旨在提高能量密度并實現可長距離行駛的電動汽車。
有機正極二次電池
?正極請勿使用稀有金屬,而采用有機材料替代。
?不易受到資源短缺和資源價格波動的影響,并且可以顯著減輕重量。
鈉離子電池/鉀離子電池
?使用資源限制較少的鈉和鉀。