纳米技术将拓宽锂离子电池的前景

纳米技术将拓宽锂离子电池的前景

 

尽管最近有报道称波音787梦幻客机和笔记本电脑(2006年)使用了锂离子电池(libs)，但libs目前已成功地应用于许多领域。消费类电子产品、电动汽车、医疗设备、太空和军事部件都使用libs作为便携式电源，将来，像詹姆斯·韦伯太空望远镜这样的航天器也将使用libs。锂离子电池技术在各个领域迅速占据主导地位的主要原因是锂离子电池元件的电存储容量最高(一个锂离子电池可以替代两个镍氢电池)。此外，锂离子电池适用于需要高能量密度和功率密度的应用。在这方面，锂离子电池优于其他类型的可充电电池，如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和镍金属电池。但是，libs的要求在以下几个方面得到了改善:(I)存储更多的能量，并在更长的时间内提供更高的功率;(I I)在较短时间内充电;(I I I)寿命较长;(四)抵御火灾风险的能力。图1描述了不同应用程序所需的根库特性以及需求改进的各自特征。现在，有一个很大的偏好，升级现有的libs和改进的功能，并达到电池的技能，将允许智能存储电力。在未来，智能电网将能够为家庭提供24小时供电，用更长的备份时间和更少的空间需求取代铅酸电池系统。随着新一代锂电池的出现，电动汽车将以更短的充电时间覆盖更长的充电间隔;手机和笔记本电脑的充电时间预计将在几分钟内，持续时间也会更长。纳米科学有潜力为下一代电池，尤其是锂离子电池提供性能、耐用性和安全性方面的可接受成本。典型的锂离子电池由三个主要部件组成:阳极(通常由石墨和其他导电添加剂构成)、阴极(通常是层状过渡金属氧化物)和电解液，在充放电过程中锂离子在阴极和阳极之间流动。

 

电极:锂离子电池的电极，包括正极和负极，都是由数据构成的，可以很容易地嵌入锂离子。电极还应具有高导电性，使锂离子电池具有高的充电率。使用纳米材料作为电极可以加速锂离子的插入，因为它们提供了高的表面积和短的松弛路径，从而加速了能量的存储和转移。一个突出的例子是A123锂离子电池的阴极数据，它使用了一个纳米级的磷酸铁锂阴极。研究人员长期以来一直在推测磷酸铁锂通过掺杂金属的导电性能。