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锂电池极片微结构优化及可控制备技术
 最后更新: 2020-03-27  作者: 佚名  浏览: 293次

  近年来,针对动力电池能量密度低、电动汽车续航里程短的问题,开发高能量密度的锂离子动力电池是行业热点,是“中国制造2025”的重要一环,也对国家彩票注册 与环境战略有着重要的影响。目前,电池技术的研究热点主要集中在电极材料的改性优化、新材料的开发、电化学过程与机理研究等方面。然而,作为材料应用过程中的重要一环,极片微观结构对电池性能也具有显著的影响。本团队巫湘坤结合锂离子电池最新发展趋势,综述了锂离子电池极片微观结构的优化以及可控制备技术最新进展,在《应用化学》发表题为“锂电池极片微结构优化及可控制备技术进展”的论文,并获该期刊2018年度优秀论文。

  该文重点阐述了锂离子电池极片的微观结构特征及其表征方法,进而总结了最理想的电极微观结构。从锂离子、电子的传输,以及极片机械稳定性综合考虑,理想的电极结构如图1所示: 导电剂和粘结剂均匀分布在活性物质颗粒表面,导电剂相互连通形成电子传输网络;粘结剂确保颗粒涂层的结合强度和机械稳定性高;活性物质颗粒保持原始形貌并均匀分散、整齐排列,形成从电极表面到集流体的垂直孔道,确保电解液充分浸润,实现锂离子的快速传导。最后,介绍了获取理想电极结构的可控制备方法,采用磁场控制法、干粉电极、定向冷冻、模板法等新工艺可实现理想电极制备并对结构进行精细调控。

图1 理想电池极片结构示意图

  基于以上认识,本团队致力于开发基于特殊极片结构的高能量密度动力电池制备成套技术。我们设计并制备了具有普适性的梯级孔结构厚极片,这样的结构更有利于电解液的浸润、可有效促进锂离子的传输,从而避免在增加面容量的过程中带来的阻抗增加、动力学性能劣化等问题,在提高电池能量密度的同时保障其倍率性能。此外,我们开发了与之配套的电解液、极片规模化制备技术、电池电解液浸润与化成技术。

  总之,从制备工艺-电池极片微观结构-电池性能的相互关系考虑,电池极片是一种复合材料,其性能主要决定于它的组成成分和微观结构。相同成分的电极经过不同的制备工艺处理而具有不同的微观结构时,将具有不同的性能。随着对电池性能要求越来越高,电池极片的微观结构需要更加精细化的设计和控制。

 

原文连接: 

原文作者: 巫湘坤, 詹秋设, 张兰, 张锁江. 

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