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锂离子电池仍将是下一代电动汽车电池的“王者”

2019-6-12 11:15| 发布者: admin| 查看: 74| 评论: 0

摘要: 目前商业化的锂离子电池已广泛的用于电动汽车动力源,可满足电动汽车经济在能量密度、寿命、安全性、动力和成本方面的诸多严格要求。下一波电动汽车消费即将到来。尽管锂离子电池在汽车市场上得到了广泛的应用,但仍 ...

目前商业化的锂离子电池已广泛的用于电动汽车动力源,可满足电动汽车经济在能量密度、寿命、安全性、动力和成本方面的诸多严格要求。下一波电动汽车消费即将到来。尽管锂离子电池在汽车市场上得到了广泛的应用,但仍需要进一步的突破发展,以维持其在面临竞争对手时的主导地位。目前最前沿的车用电池体系和材料主要是什么?材料性能、生产和成本具体如何?为此,美国阿贡实验室陆俊和Khalil Amine在Adv. Energy Mater.发文详细论述了锂离子电池经济的发展和挑战,从材料设计到电池,以及适合快速发展的汽车市场的电池组。同时,对有前途的电池新技术的潜力进行了综合评价,以评估其是否满足未来电动汽车的需要。原文图形做的非常棒,内容信息也很丰富,所以更多主要以图形展示。

一、电动汽车全球市场预测



图1 2017-2022年电动汽车销售额全球前五名。

二、锂离子电池各组件成本分析


图2 锂离子电池材料成本分析。

三、是否有足够的资源满足LIB的巨大需求?


图3 全球锂储量分布图与参考数据

图4 电池和其他应用对锂和钴需求的变化。

四、电池回收


图5 EV电池回收过程的和流程图

五、电池活性材料有哪些?性能对比如何?


图6 最常见的正极和负极的特征总结。

图7 a)正极和b)负极活性材料在材料水平上的比能量,能量密度和平均能量效率。

图8 石墨与石墨间孔隙(红色)中Si颗粒(蓝色)所组成的硅碳结构。

六、锂离子电池PK锂金属电池

图9 锂离子电池(上)和锂金属电池(下)示意图,锂金属电池包括1层隔膜和1层致密的金属锂。锂金属电池处于充电状态,锂含量超过20%。层厚按比例显示。锂金属代替石墨电极后,电池体积和质量的减少是很明显的。锂金属电极的另一个概念包括使用宿主结构,该宿主结构限制了锂金属电极的体积变化。

七、需要重点关注的研究方向


作者介绍:

Xiaoqiao Zeng,阿贡国家实验室的高级研究员。研究兴趣集中在电化学储能和薄膜技术,具体应用是锂离子电池领域。本科就读于北京科技大学(USTB),获得应用化学学士学位。2012年,获得北伊利诺伊大学化学与生物化学系博士学位。

陆俊,阿贡国家实验室的化学家。研究兴趣集中在电化学储能和转换技术,主要集中在超越锂离子电池技术。2000年获得中国科技大学化学物理学士学位。2009年,获得犹他大学冶金工程系博士学位。

Khalil Amine,阿贡国家实验室杰出研究员和先进电池技术项目负责人,负责指导混合动力电动汽车、插电式混合动力电动汽车、纯电动汽车、卫星、军事和医学应用领域的先进材料和电池系统的研发。此外,Amine博士目前是美国国家电池相关技术研究委员会的成员。

参考文献:

Xiaoqiao Zeng, Matthew Li, Deia Abd El-Hady, Wael Alshitari, Abdullah S. Al-Bogami, Jun Lu,* Khalil Amine*, Commercialization of Lithium Battery Technologies for Electric Vehicles, Adv. Energy Mater. 2019, 1900161. DOI: 10.1002/aenm.201900161


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