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日本新的高电压锂电池正极材料技术将锂电池能量密度提高30%

更新时间:2013-02-24 21:08:04 点击: 编辑:锂辉电池

日本新的高电压锂电池正极材料技术将锂电池能量密度提高30%

     在推进固溶体类正极材料基础研究的过程中,作为更接近实用水平的5V正极材料开发的是镍锰(Ni-Mn)类锂氧化物。日本一家锂电池生产厂家采用将尖晶石型锰酸锂(LiMn2O4)的一部分换成镍的Li(Ni0.5Mn1.5)O4试生产了锂电池。与原来的LiMn2O4相比电压可提高0.7V左右,因此锂电池的能量密度可由原来的约150Wh/kg提高约30%达到200Wh/kg以上。 

 
    日本一家锂电池生产厂家除正极材料外,还新开发了耐高电压的含氟溶剂,抑制了在正极材料和电解液的界面产生的氧化分解。在组合使用Li(Ni0.5Mn1.54和石墨的锂电池试验中,在20℃的温度下进行500次充放电循环试验后,可维持初期容量的约80%。另外,在45℃的高温下进行相同的试验后,确保了约60%的容量维持率。 
 
    另一方面,该公司组合使用Li(Ni0.5Mn1.54和石墨的锂电池在初期充电时的不可逆容量的抑制)。该公司以前就利用预掺杂锂离子电容器等采用的锂的技术。以前的预掺杂技术是在负极封装锂箔,锂箔与石墨的电位差较小,掺杂需要较长时间。因此,该公司开发出了采用Li(Ni0.5Mn1.54时在正极侧封装锂箔,并预掺杂锂的技术。Li(Ni0.5Mn1.54的镍侧有锂,而锰侧无锂,利用镍侧与锰侧约2V的电位差可从正极侧掺杂锂。 
 
 混合LVP提高NCA类锂电池正极材料的特性
 
    比较进行了预掺杂和未进行预掺杂的锂电池初期充放电容量发现,进行预掺杂后抵消了负极的不可逆容量,比容量提高27%。开发出了从正极预掺杂锂的技术。可以防止负极石墨的不可逆容量造成的容量降低。
 
    该公司采用将LVP与NCA按重量比3:7混合的正极试制了17Ah的层压型锂电池。能量密度为190Wh/kg(373Wh/L),平均电压为3.64V,与仅采用NCA正极试制的锂电池具备基本相同的性能,同时大幅提高了输出特性。SOC较低时的输出特性尤为出色。通过改变混合比例,有望达到期望的输出特性。通过在NCA类正极材料中混合LVP,提高了输入输出特性。充放电循环特性方面,循环5000次后的容量维持率为LVP-NCA类70%,NCA类63%,通过混合LVP提高了寿命特性。

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