Na indústria de automóveis elétricos, o rápido desenvolvimento da estimulação, a bateria de íon de lítio também fez progressos significativos este ano, especialmente na densidade de energia de todos os fabricantes de baterias de energia, recorreram a todas as paradas, em 2017, incluindo ATL, Guoxuan Tech e força Deus, incluindo os fabricantes de baterias de energia, introduziram uma alta densidade de energia de 300Wh / kg de bateria de alta potência específica. Atualmente, os principais fabricantes de baterias de energia para usar a tecnologia de bateria de alta energia roteiam principalmente para material ternário de alto níquel + ânodo de carbono de silício A abordagem do material, que também é o projeto de bateria de alta energia mais viável nesta fase, mas para melhorar ainda mais a densidade de energia da bateria de íon de lítio para 350Wh / kg, ou mesmo 400Wh / kg, este sistema não poderá atender aos requisitos da corrente O desenvolvimento tecnológico da visão, a bateria metálica de cátodo Li é a próxima geração mais promissora de baterias de energia específica alta.
Se apenas do ponto de vista do desempenho eletroquímico, o pólo negativo do metal Li provavelmente é o mais adequado ao mundo como material de eletrodo negativo, possui um baixo potencial (eletrodo de hidrogênio padrão de -3,04 V vs. padrão) e vantagens duplas de alta capacidade (3860mAh / g) O metal de lítio foi o primeiro material de eletrodo negativo a ser usado em baterias de íon de lítio. Moli Enegry do Canadá apresentou a bateria secundária Li / MO2 com eletrodo de metal Li negativo na década de 1980, mas infelizmente em 1989, Ocorreu uma explosão de fogo de bateria secundária de lítio, resultando em uma recuperação global da bateria, desde o curto domínio do mercado de baterias globais, a empresa lenta, eventualmente adquirida pela NEC Inc. NEC Inc. investiu uma enorme mão de obra e recursos, Testes cuidadosos de dezenas de milhares de baterias, depois de anos de tatear, finalmente descobriram o culpado levando à explosão de baterias secundárias de lítio - dendritas de lítio. Embora a NEC tenha encontrado a chave do problema, isso ocorreu com NEC mergulhado em um poço sem fundo, independentemente de É como melhorar o processo não pode eliminar o dendrite de Li. Apenas a empresa Sony do Japão de outra forma, o uso de grafite como eletrodo negativo, óxido de cobalto de lítio como positivo, para evitar O surgimento de lítio metálico, mas também eliminou completamente o problema da dendrite de metal Li, da bateria de lítio correu todo o caminho para se tornar um grupo de baterias de armazenamento químico em um cavalo escuro, mas baterias secundárias de metal de lítio, mas isso não caiu.
O século XXI, o desenvolvimento de eletrólitos sólidos para que possamos ver a esperança do metal Li negativo, a partir de agora, o estudo do ânodo do metal de lítio também gradualmente na pista rápida. Recentemente, a Universidade Peichao Zou Tsinghua, que propôs "uma vez que não pode ser completamente evitado Com o crescimento de dendritas de metal Li, por que não evitar que os dendritos de lítio penetrem nos septos induzindo a orientação do crescimento ?, Peichao Zou desenvolveu uma folha de cobre com numerosas estruturas microporosas para induzir dendritas de Li Cresça ao longo da direção paralela ao separador, de modo a garantir a segurança da bateria de iões de lítio mesmo no caso de grande crescimento das dendritas negativas de Li.
O processo de preparação de folha de cobre poroso mencionado acima, como mostrado acima, incluindo laminação térmica, gravura a laser, corrosão alcalina e outros processos, após a folha de cobre de laminação a quente ser coberta com uma camada de película PI de poliimida, Formando uma estrutura em sanduíche, a gravação a laser formará um arranjo regular de micropores na camada PI, no processo de corrosão alcalina, a solução alcalina irá corroer a folha de cobre através desses micropores e produzir os orifícios correspondentes na folha de cobre. , Peichao Zou escolheu a camada PI de 45μm de diâmetro e 150μm na folha de cobre, que é uma estrutura com uma boca pequena e uma grande barriga. De acordo com o volume dos micropores na folha de cobre, PeichaoZou calculou que a folha de cobre após o armazenamento completo de lítio negativo A capacidade de até 4,1 mAh / cm2, se aumentar ainda mais a espessura da folha de cobre, mas também continuar a aumentar a capacidade do negativo, para atender às necessidades da maioria das aplicações.
O papel de cobre poroso E-Cu de Peichao Zou e o P-Cu de cobre comum funcionam como mostrado acima, podemos notar que a folha de cobre comum no trabalho de deposição de metal Li ocorre diretamente na superfície da folha de cobre, diâmetro de Li Do ponto de vista do crescimento é perpendicular à direção da folha de cobre e do separador, propenso ao diâmetro de Li que perfura o problema do diafragma, mas no E-Cu, o metal Li será depositado na parede interna dos micropores, a direção do crescimento do Li de dendritos naturais Ele se torna paralelo ao diafragma e à direção da folha de cobre, embora o processo de deposição de Li produza um grande número de dendritas de Li, mas não tem impacto na segurança da bateria.
Na figura abaixo, após deposição de lítio a 0,5 mAh / cm2 (a, d), 1 mAh / cm2 (b e e) e 2 mAh / cm2 Morfologia da superfície do cobre, pode ser notado a partir da figura, a deposição de lítio metálico mostrou filamentoso, mas todos os Li metálicos são depositados dentro do cobre microporoso, sem dendrite de Li da camada microporosa PI Out, o que minimiza o risco de curto-circuito interno, para garantir a segurança da bateria.
O gráfico abaixo mostra as curvas de eficiência Coulomb de ciclo para E-Cu e folhas de cobre normais. Das curvas podemos ver que E-Cu mostra uma eficiência Coulombic muito boa para várias deposições de Li, O grupo de controle de folha de cobre não foi apenas significativamente menor do que o E-Cu na eficiência colombiana, mas também o fenômeno do curto-circuito interno ocorreu em eletrodos com quantidade de deposição de lítio de 1,0 e 2,0 mAh / cm2.
O gráfico a seguir utiliza as curvas de ciclagem dos materiais E-Cu + Li, P-Cu + Li e LFP, respectivamente. Pode ver-se que os Coulomb Chariots ainda podem atingir 250 ciclos com a bateria E-Cu a uma taxa de 1C 99,5%, capacidade de descarga de 131,1mAh / g, enquanto o grupo de controle com folha de cobre comum após o ciclo 1C 250 vezes, a eficiência de coulomb é de apenas 58,6%, o que indica que o ciclo positivo da folha de cobre poroso bom desempenho.
Este trabalho de Peichao Zou mostra-nos que, além de várias medidas para suprimir o crescimento de dendritas de Li, os dendritos de Li também podem ser resolvidos induzindo a direção do crescimento na resolução do problema de segurança e ciclo de vida do eletrodo negativo do metal Li. Conduzir a problemas de segurança.Peichao Zou desenvolveu ânodo de folha de cobre microporoso, o controle bem-sucedido da direção de crescimento de dendrite de Li paralelamente à direção do separador e folha de cobre, para evitar que o dendrite de Li penetre no diafragma, melhorou bastante A segurança da bateria e a vida útil do ciclo para o desenvolvimento futuro de baterias secundárias de metal Li-ânodo fornecem uma nova maneira de pensar.
