化学电源前沿技术概述2015年课件.ppt

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1、化学电源技术新进展刘兴江2021年9月8日提纲一、化学电源概述二、锂系列电池的高比特性化三、电化学电容器研究进展四、燃料电池技术简介五、固态锂电池与新型化学电源六、结束语概述-概念与内涵电能源：电能源是各种能量直接转换为电能的装置。包括化学电源、物理电源及控制系统等。概述－电能源产业链Materials6.03Billon$Cell13.6Billon$Pack&System19.6Billon$ApplicationsYear2014概述－消费电子需求100W10WWmW概述－动力市场需求数据来源：吕学隆博士

2、智能电网“发电、输电、配电和用户”各环节对储能规模的典型要求概述－储能应用需求WkWMWGW备份电源，UPS可再生能源智能电网照明2030年前的二次电池技术-DOE日本“第53届电池研讨会”2035年前的二次电池技术-日本Gen1Gen2Gen3～200Wh/kg或以下（HEV/PHEV/EV)～300Wh/kg(PHEV/EV)～500Wh/kg(EV)Separator：PP、PE及其复合膜、改性隔膜、PI等；Electrolyte：高电压电解液、高安全性电解液等。注：以电池单体计硫空气金属（锂金属等）镍钴

3、锰、镍钴铝富锂层状锰基等固溶体材料锡基/硅基等合金类复合材料碳材料锰酸锂磷酸铁锂锰酸锂/镍钴锰锰酸锂/镍钴铝炭材料钛酸锂高电压锰酸锂超级电容器快充中国动力电池发展规划＜3元/Wh＜2元/Wh＜1元/Wh二、锂系列电池的高比特性化等能量曲线E=CxVLNMOorLMP/Si-C高电压化高容量化锂原电池比能量比较锂氟化碳系列电池与其它锂原电池比较FluorinatedCarbonNanospheres(LiCFx)nElectrolyteTheoreticalCapacity(mAh/g)FluorinatedCN

4、SCapacityat2.0V(mAh/g)FluorinatedCNSCapacityat1.5V(mAh/g)1MLiBF4PC:DME(1:1)8507278040.5MLiBF4PC:DME(2:8)850760832Spheresmaintainsurfacemorphologyafterfluorinationx=0.96(gravimetric)x=1.04byNMRThermallystableto400°CbyTGAanalysisElectrochemicalperformanceSteve

5、LipkaUK-ANLCenter高性能球型锂氟化碳氟化碳表面修饰效果17Ah15Ah,3A放电1Ah-45Ah,650Wh/kg~2XRuntimeCoin,Pouch,WoundCellCapability85Ahto90mAhCellCapacityContourEnergySystems,Inc高功率Li/SVO-CFx三明治结构电池CathodeMaterialSpecificCapacity(mAh/g)Potential（V.Li/Li+）Ddiff.（cm2/s）SpecificEnergyof

6、CellwithCarbon（Wh/kg）CostSafetyLCO140-1603.7-3.9*2.6x10-8160-220HighBadNCA170-2003.610-8-10-9180-240HighBadLiMn2O4110-1203.810-980-100LowExcellentLFP130-1503.410-1290-120LowExcellentLMP130-1454.110-16120-150LowExcellentLiNi0.5Mn1.5O4140-1504.78.2510-9200-22

7、0LowBetterLi(NiCoMn)O2150-2203.6-3.9*10-12160-200HighBetterLi2MnO3-LNMC260-3203.5-3.7*<10-12260-350LowBetter*Dependonchargecut-offpotential锂离子电池正极材料Si>Sn-Co>SiO>Li2.6Co0.4N>LiTableComparisonofspecificcapacityforvariousnegativeactivematerials.锂离子电池负极材料Si插层石墨烯

8、负极技术400Wh/kg锂离子电池技术东芝SCiB动力电池技术安全性　　・・・負極にチタン酸リチウム採用◆熱に強い◆ショートしても安全◆Ｌｉ金属析出なし長寿命・・・サイクル寿命：６，０００回急速充電・・・充電時間１０分低温特性・・・－３０℃でも使用可容量：２０Ａｈ快充及低温充电用硬碳高功率化学电源研发水平各种正极材料倍率特性@10C-rateMaterialVoltageCapacit