Lithium ion energi lagring kraftverk

- Jun 08, 2018-

Lithium ion energi lagring kraftverk

Med den raske utviklingen av elektronisk teknologi utvikler flere og flere elektroniske enheter seg i retning av tynnhet og fleksibilitet. For eksempel har Samsung og LG egne fleksible foldingsskjermer, og bruker dem i sammenleggbare mobiltelefoner og andre produkter som de nåværende skjermkomponentene og kretsene kan være fleksible og sammenleggbare. Den største utfordringen i dag er å gjøre energilagringsprodukterne brett. Tradisjonelle litiumionbatterier, superkondensatorer og andre produkter, ikke bare store, men også ikke kan brettes, når volumet endres for mye, kan det til og med forårsake en kortslutning mellom de positive og negative elektrodene, noe som forårsaker termisk forsinkelse, noe som fører til alvorlige sikkerhetsproblemer. Derfor, for å tilpasse seg utviklingen av neste generasjons fleksible elektroniske enheter, bør utviklingsretningen til litiumionbatterier også være fleksibilitet og sammenleggbarhet.

For kjemiske kraftkilder som litiumionbatterier og superkondensatorer er det største hindret for å oppnå fleksibilitet den fleksible utformingen av dagens samlere, ikke bare for å sikre at de fleksible elektrodene har gode mekaniske egenskaper, men også å ha god elektrokjemisk ytelse.

For å realisere den fleksible utformingen av litiumionbatterier har folk prøvd forskjellige måter, for eksempel polymerbatterier, cellulosebaserte batterier og papirbaserte batterier. Studier har vist at den største effekten på brettegenskapene til litiumionbatterier er elektrodene og gjeldende kollektørdesign, vi vil introdusere design og utviklingsstatus for det nåværende fleksible litiumionbatteriet i henhold til den tekniske retningen.

 

Fleksibelt papirbatteri

1.png

Papiret har en grov overflate og en høy porøsitet, som er svært egnet for diffusjon av ioner. Og papiret er lett å kaste, så det er svært egnet for produksjon av fleksible litium-ion-batterier. I litium-ion-batterier kan papir brukes enten som en strømkollektor eller som en separator. Imidlertid krever det modifikasjon av konvensjonelt papir, slik som påføring av et lag med multi-walled carbon nanorør (SWCNT) på overflaten av papir for å forbedre papiret. Ledningsevnen til karbonnanorør CNT og cellulosekompositt laget av fleksible elektroder med god ledningsevne, selvfølgelig, kan papir også brukes som en separator, i en nylig rapport, multi-walled carbon nanotube film som en strømkollektor, og Den positive og negative elektrodeaktive materialer ble belagt separat, og papiret ble brukt som en separator og en bærende struktur. Batteriet hadde ikke bare gode foldbarhetsegenskaper, men hadde også utmerket elektrokjemisk ytelse, spesielt selvutladningsytelsen til batteriet, for eksempel spenningen ble bare redusert med 5,4 mV etter lagring for 350 H.

 

3D-elektrode, fleksibelt litiumionbatteri

2.png

Litiumionbatteriets kapasitet og hastighetsytelse er nært knyttet til det aktive området av elektroden. Forbedring av elektrodestrukturen til litiumionbatteriet, forbedring av elektrodets aktive område, og forbedring av Li + diffusjonskinetikkforholdene er viktig for å forbedre ytelsen til litiumionbatteriet. Studiene har belyst at karbontekstiler med en 3D-struktur har utmerket elektrisk ledningsevne og gode mekaniske egenskaper, og er derfor svært egnet for å erstatte konvensjonelle metallstrømsamlere. Ved å vokse et lag av ZnCo2O4 nanowire materiale på overflaten av karbonfiberen, kan den negative kapasiteten til den negative elektroden nå 1300 mAh / g. Med dette materialet som den negative elektroden, kan litiumionbatteriet av litium koboltat da den positive elektroden også fungerer normalt under bøyningsforhold. I holdbarhetsprøven kan batteriet fortsatt fungere normalt etter bøyning flere hundre ganger, men hovedproblemet i dagens karbon tekstilmateriale er at areal tettheten er for høy, noe som påvirker batteridets energitetthet. Hvis ultra-tynn titanfolie brukes som en strømkollektor, kan belegg av et lag av aktivt materiale med en 3D-struktur, forbedre batteriets ytelse samtidig som det sikres god fleksibilitet. Nylig fremvoksende grafenskummaterialer har tiltrukket seg utbredt oppmerksomhet på grunn av deres lette vekt, god elektrisk ledningsevne og utmerket foldbarhet. For eksempel oppnås ultrahøy forstørrelse ved 200 ° C med et komposittmateriale av Li4Ti5O12 og grafenkum. Under denne tilstanden kan en bestemt kapasitet på 86 mAh / g fremdeles oppnås, og god foldbarhet opprettholdes. Ved en bøyningsradius på 5 mm, er kapasiteten bare litt redusert med 1%.


Solid state elektrolytt

3.png

Tradisjonelle flytende elektrolytter, på grunn av termisk stabilitet, dårlig mekanisk stabilitet og andre problemer, gjør fleksibiliteten til fleksible batterier blitt sterkt begrenset, og plastkrystall elektrolyttene utviklet de siste årene bare løst den tradisjonelle dårlige stabiliteten av væskeelektrolytter, Plastkrystallelektrolytten består hovedsakelig av litiumsalt og plastkrystaller, og har god termisk stabilitet og god ionisk ledningsevne. Den konvensjonelle plastkrystallelektrolyten utviser imidlertid mer flytende oppførsel ved romtemperatur, hvilket resulterer i dets mekaniske egenskaper. Dårlige problemer må rekonstrueres gjennom tilsvarende transformasjonsmetoder. Ved å legge til PET-fibre i plastkrystallelektrolytten, kan de mekaniske egenskapene til plastkrystallelektrolytten bli betydelig forbedret. LiCoO2 er den positive elektroden, Li4Ti5O12 er den negative elektroden, og den forsterkede plasten brukes. Krystallelektrolytten er en elektrolytt og en separator. Batteriet har god bøyelighet og kan fungere normalt, selv om det blir såret flere ganger. Tykkelsen av den ovennevnte elektrolytten er imidlertid generelt omtrent 25 μm, og det er fortsatt ikke i stand til å oppfylle designkravene for tynning og litiumionbatterier. Derfor studerer folk litiumfosfor-oksygen-LPON-materialer, og tykkelsen av den faste elektrolytten kan være 2 um, og kan fortsatt opprettholde en god elektrokemisk ytelse. opptreden.

 

Fleksibel Ion Batteri Struktur Design

4.png

For utformingen av fleksible elektroniske komponenter er den mest restriktive av deres utforming formen på batteriet. Sammenlignet med det tradisjonelle batteriet har det lineære litiumionbatteriet naturlige fordeler i denne forbindelse, for eksempel har LG Chem nylig lansert et modell, lineært litiumionbatteri, batteriet har en hul spiralanodstruktur, modifisert ikke-vevd membran, og den eksterne anodestrukturen, batterispenningsplattformen 3,5V, kapasitetslinjetettheten 1.0mAh / cm, batteriet har god bøyelighet, og enda viktigere, batteriet må ikke plasseres inne i den elektroniske enheten som et vanlig litiumionbatteri og kan plasseres hvor som helst, og i stor grad letter bruk av den bærbare enheten.

Med utviklingen av utvidbare elektroniske enheter, må fleksible elektroniske enheter ikke bare tåle bøyningsdeformasjon, men må også være i stand til å bøye, strekke og komprimere former for kraft. Derfor er det en stor utfordring å gi energilagringsbatterier for utvidbare elektroniske enheter. Den mulige tekniske løsningen er å utføre en enhetlig design, det vil si å dele det tradisjonelle hele litiumionbatteriet i en enkelt liten enhet, vanligvis en elastisk silikafilm som underlag, og forskjellige små enheter er koblet til hverandre. Gjennom testing kan batteriet utarbeidet med denne metoden utvides til mer enn 300%, og kan fortsatt opprettholde god elektrokjemisk ytelse.

For tiden er utformingen av fleksible litiumionbatterier fortsatt bare den første fasen, og det er fortsatt mange problemer som må løses. For eksempel, hvordan du forbedrer den spesifikke energi- og sikkerhetsytelsen til litium-ion-batterier under premisset om å garantere gode mekaniske egenskaper til batterier krever elektrolytisk design. Med elektrolyttdesign, og batteristrukturutformingen kan gjennomføres sammen.