Este es el primer producto de batería de China con un amplio rango de temperatura, bajo costo y larga vida útil, y se espera que rompa el patrón de la industria de baterías. "Este resultado propone por primera vez el concepto de electrodos negativos a base de aluminio bifuncionales, que coinciden con electrodos positivos comerciales como el cobalto de litio, el fosfato de hierro de litio, los materiales ternários, etc. las baterías muestran una excelente estabilidad de ciclo largo, lo que hace que las baterías a base de aluminio tengan un gran potencial de aplicación", señaló el Profesor Arumugam manthiram, de la Universidad de Texas en austin, Estados unidos, en su trabajo de resumen.
La nueva línea de producción a gran escala de baterías es parcial (izquierda) y de prueba por lotes (derecha).
Adaptación a la diferencia de temperatura ambiental "a través" de 150 ℃.
Desde automóviles hasta productos electrónicos, las baterías de iones de litio han penetrado durante mucho tiempo en la vida de las personas, proporcionando "energía" para la ropa, la comida, el alojamiento y el transporte. El libro blanco del Índice de desarrollo de la industria de baterías de litio de China 2021, publicado recientemente por el Instituto de investigación Saidi del Ministerio de Industria y tecnología de la información, muestra que China se ha convertido en el mayor mercado de consumo de baterías de litio del mundo durante cinco años consecutivos.
Sin embargo, debido a las limitaciones de los materiales clave de la batería, una de las principales limitaciones de la batería de iones de litio en la actualidad es que no se puede cargar a bajas temperaturas por debajo de cero grados celsius, mientras que la seguridad no se puede garantizar a altas temperaturas por encima de 50 grados celsius. Nuestro país es vasto, la temperatura cambia mucho con la región y la temporada, la temperatura en invierno en la región Norte puede ser tan baja como menos de - 40 grados celsius, mientras que la temperatura en la superficie en verano en la región sur es tan alta como más de 50 grados celsius, los vehículos eléctricos no se pueden arrancar en invierno, Los teléfonos inteligentes se apagan automáticamente y la combustión espontánea de los vehículos eléctricos en verano es frecuente.
Con este fin, el equipo de investigadores Tang yongbing ha desarrollado una nueva tecnología de baterías de iones de litio, que es resistente a la congelación y al calor durante casi 10 años, con una temperatura de trabajo mínima de - 70 grados celsius, mientras que la temperatura de trabajo máxima es tan alta como 80 grados celsius, y las propiedades de baja temperatura y alta temperatura se pueden tener en cuenta al mismo tiempo.
Se informa que el rendimiento de alta y baja temperatura, la vida útil del ciclo, el rendimiento de Seguridad y otros indicadores del producto han pasado las pruebas de autoridades de terceros y han obtenido estándares y calificaciones como iso9001, gb31241 - 2014, IEC 62133 - 2: 2017 y un38.3.
Prueba de rendimiento a alta y baja temperatura de la nueva batería (izquierda: - 70 ℃, derecha: 80 ℃).
Investigación y desarrollo de materiales negativos clave
¿¿ dónde está la nueva batería "nueva"? Se informa que el equipo trabaja principalmente en materiales negativos y electrolitos.
Se entiende que en la actualidad, la tecnología relacionada con el material positivo de la batería se ha acercado al "techo", para mejorar el rendimiento, el material negativo todavía tiene espacio para el desarrollo. Con este fin, el equipo ha desarrollado un nuevo material negativo compuesto a base de aluminio, que ha desarrollado con éxito nuevos productos como Manganato de litio, fosfato de hierro de litio y baterías ternárias para diferentes escenarios de aplicación, coincidiendo con el material positivo de las baterías comerciales de iones de litio.
"Además de las características resistentes al calor y a la congelación, los productos de batería que desarrollamos también tienen las ventajas de alta seguridad, larga duración, carga rápida y bajo costo", dijo el equipo.
En términos de rendimiento de seguridad, con el uso continuo de las baterías de litio convencionales, se producirán dendritas de litio en el interior, lo que no solo afectará la capacidad de carga, sino que también puede perforar el diafragma y traer peligros ocultos como cortocircuitos en la batería. El nuevo negativo a base de aluminio desarrollado por el equipo puede aliviar eficazmente la producción de dendritas de litio a baja temperatura y en condiciones de sobrecarga, lo que mejora la seguridad.
En términos de resistencia, gracias a la alta capacidad teórica del material negativo a base de aluminio, la densidad energética de la batería aumenta entre un 13% y un 25% en comparación con las baterías tradicionales de iones de litio, lo que puede lograr una larga duración. Además, debido a la excelente conductividad eléctrica del electrodo negativo compuesto de base de aluminio, el producto también muestra un buen rendimiento de carga rápida, que se puede cargar completamente en 20 minutos, proporcionando una solución para la demanda de carga de media hora.
En términos de costos, sobre la base de las ventajas de rendimiento de los electrodos negativos compuestos a base de aluminio, combinados con los electrolitos de alto rendimiento desarrollados, los productos de batería de baja temperatura pueden deshacerse de la Dependencia de materiales de cátodo caros a nanoescala, y el costo de la batería puede reducirse entre un 10% y un 30%.
Escenario de aplicación "en el cielo"
Se informa que esta producción en masa se realiza a petición de un cliente de un vehículo eléctrico, proporcionando un lote de baterías para una evaluación de rendimiento en profundidad, y la evaluación de rendimiento relevante ha satisfecho las necesidades de uso.
"Algunos escenarios requieren - 40 ° C para cargar y descargar normalmente, mientras que otros plantean mayores requisitos en términos de ciclos largos. en torno a las tecnologías básicas, combinadas con la situación real, hacemos ajustes continuos en los productos". el equipo dijo que los productos relacionados se pueden aplicar en áreas como almacenamiento fotovoltaico, almacenamiento doméstico, almacenamiento de energía en estaciones base de comunicación, transporte ferroviario, construcción de defensa nacional, aeroespacial, investigación científica polar, etc., especialmente en áreas frías y subtropicales, ampliando significativamente el alcance de la aplicación de baterías.
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