Li-ion-batterier blev viktiga för vårt dagliga liv
Jul 06, 2021
Sedan 1990 har Li-ion-batterier blivit viktiga för vårt dagliga liv, och deras applikationer expanderar för närvarande från mobila elektroniska enheter till elfordon, elverktyg och stationära elnätslagring. Den ständigt växande marknaden för bärbara elektroniska produkter och de nya kraven från transportmarknaden och stationär lagring kräver celler med förbättrad energitäthet, effekttäthet, cyklbarhet och säkerhet. Kort sagt, för att få bättre prestanda. Dessa nya behov har ökat forskning och optimering av nya material för Li-ion-batterier.
Fig. 1. Antal vetenskapliga publikationer om LiFePO4-material under de senaste 40 åren. Källa: Scifinder Scholar™ 2007.
Syftet med detta arbete är att visa utvecklingen av kemiska preparativa metoder som används för att syntetisera nya elektroaktiva material eller för att förbättra elektrokemiska prestanda hos de befintliga, och att jämföra förbättringen av prestanda som uppnåtts av de nya
materialbearbetning. På så sätt kommer syntesmetoderna för flera elektrodiska material för Liion-batterier att analyseras. Huvudsakligen katodmaterial, såsom skiktade oxider härledda från LiCoO2 eller LiMn2O4 spinellderivat kommer att beskrivas. Olivine LiFePO4-fas, ett material som, förutom att ha rätt spänning för att ge säkerhetsegenskaper, är tillverkat av låg kostnad och rikliga element, kommer att uppmärksammas speciellt på grund av dess extraordinära betydelse under de senaste åren (figur 1).
Under de senaste åren har nanovetenskapen slagit kraftigt ut inom batterimaterialområdet. Inte bara prestandan hos tidigare kända material förbättrades avsevärt genom nanodispersion och nanostrukturering, utan även nya material och elektrokemiska reaktioner har dykt upp. Således har tillverkningen av nanostrukturerade elektroder blivit ett av huvudmålen i batterimaterial.
För det första ger nanomaterials lilla storlek och stora ytarea större kontaktyta mellan elektrodmaterialet och elektrolyten. För det andra förkortas avståndet Li-jonerna måste diffundera över elektroden. Därför kan snabbare laddnings-/urladdningsförmåga, det vill säga en högre hastighetsförmåga, förväntas för nanostrukturerade elektroder. För mycket små partiklar kan de kemiska potentialerna för litiumjoner och elektroner modifieras, vilket resulterar i en förändring av elektrodpotentialen. Dessutom är intervallet av sammansättning över vilka fasta lösningar finns ofta mer omfattande för nanopartiklar, och den påfrestning som är förknippad med interkalering är ofta bättre anpassad. Dessutom har även nya elektrokemiska reaktioner, såsom omvandlingsreaktioner för anoder, dykt upp i nanostrukturerade elektroder. Således har morfologi och storlek hos elektrodmaterial blivit en nyckelfaktor för deras prestanda och syntesprocesserna har utvecklats mot nanoarkitekturerade material.
Det här kapitlet kommer att ge en översikt över de mest använda syntesmetoderna från början av Li-ion-batterier större forskning fram till de senaste. Materialets prestandautveckling på grund av nya bearbetningssystem kommer att diskuteras.
IPv6 nätverk som stöds
svenska 
English
français
Deutsch
русский
italiano
español
日本語
Polski
svenska
