使用锂作为阳极的理论能量密度比硅具有更高的理论能量密度,但是存在主要挑战。是下一代电池的供应链中的一个差距。“一方面,这项技术开始通过对电动汽车进行测试的认真对待,但另一方面,金属生产和理解弊端存在差距,并将其与低成本阳极的生产过程相结合。”他说。到2030年将需要7000至20,000吨电池级金属;该行业目前具有名义容量的7000吨,其中一半用于电池。锂是从氯化锂通过碳酸锂产生的,从盐水或岩石硫酸锂中产生,但
全固态电池是提高电池性能和安全性的有前途的技术,它具有固体锂离子导电电解质(SE)。全固态电池可以实现锂金属负极,显著提高可实现的体积和重量能量密度。[10] 然而,全固态电池仍然面临一些限制。其中包括稳定性问题、众多固-固界面处的高电荷转移阻力、SE 的离子电导率不足以及正极设计未优化。[11,12]
中国在净零排放技术所需的多种矿产加工以及中间产品和最近的最终产品生产方面都处于先行者地位,从中获益匪浅。在供应链的某些环节,中国几乎处于垄断地位(市场份额为 80-100%):用于制造风力涡轮机和电动汽车(EV)永磁体的稀土只是一个例子;其他例子包括电池阳极生产、高质量球形石墨以及锰(也用于电池)的加工。同时,在太阳能光伏组件生产方面,中国几乎垄断了多晶硅、硅片和硅电池的生产。除此之外,这些供应链的许多其他环节的集中度也非常高(市场份额为 60-80%)。
锂离子电池单元的关键组件是阴极、阳极、隔膜和电解质。阴极原材料(锂加上镍、钴、锰、磷和铁等各种组合)从地下开采出来,加工成金属化学品(例如硫酸镍),然后组合制成阴极活性材料 (CAM)。阳极主要由石墨制成,石墨由天然开采的石墨制成,或由石油副产品衍生的石油焦制成。CAM 与添加剂和粘合剂组合,然后沉积在铝箔上;阳极材料同样沉积在铜箔上。在电池内,这些电极由隔膜隔开;电池内充满液体电解质。单个 LIB 电池组合成电池组,用于 EV、BESS 或其他电池应用。
lmb具有锂金属作为阳极的LMB有望达到高达500 WH kg-1的高能密度。但是,商用电解质系统与锂金属和电解质之间的反应性高的锂阳极不兼容。此外,高波动性,强烈的易燃性和较差的热稳定性对LMB构成了安全威胁。因此,电解质系统在确保LMB的电化学性能和安全性方面起着至关重要的作用。开发具有较高界面稳定性的内在安全电解质系统最近是LMB的研究热点。非易易易受电解质系统,例如固态电解质,(局部)高浓度电解质,离子液体(IL)电解质(IL)电解质和共晶电解质,以提高LMB的安全性和可靠性[1]。
用于大规模应用的能源存储,例如电动性和电网存储,需要电池在其性能,安全性,能量密度以及更重要的是最终成本方面符合某些严格的标准。1–10当前的现状电池技术仍然没有满足这些要求。在当前快速发展的电池行业的情况下,研究效果主要集中在两种方法上:第一种方法涉及逐步改进良好的锂离子技术,第二种方法侧重于对其核心组件(LI-ION电池电池)进行重大修改。后一种方法激发了对替代性移动阳离子(例如Na-ion,使用金属阳极的使用以及固体电解质来创建固态电池的开发)的广泛研究。这些液化后策略可以合并为特定的应用程序要求。10–12
氧化物的钙热还原,103,107-8 钙热疗法,106 氧化钽的钙还原,105 碳脱氧,102 碳热疗法,101 铸件,如钛净成型技术,200-203,206;插图,201,202;表格,203 钛合金的夏比冲击试验,46,49;表,49 化学加工工业,钽在电解中的应用。111 氯碱工业 尺寸稳定阳极技术的商业化,3-4 盐水电解用石墨阳极技术的应用,4 铬,作为钛合金,137-38,145 冷变形,锆的应用,165 耐腐蚀性,ix 化学成分对高强度钛合金的影响,123-25 表面光洁度对高强度钛合金的影响,125-26 热机械对高强度钛合金的影响,125,130-143;插图,134,135,137,138;表格,132,133,136-140
21 一场革命正在发生:重新思考价值链 23 • 通过扩大选择空间创造价值 – 胶原蛋白替代品 – 棕榈油替代品 – 智能过滤膜 – 锂离子电池的替代阳极 – 基于属性的纳米颗粒设计 26 • 从价值链到价值网 – 一个过程中的废弃物是另一个过程中的宝贵资源 27 • 在自然共同设计时代重新定义经济学 – 更大并不一定更好或更有利可图 – 生物作为资本支出 – 扩大规模的挑战 – 设计与成本息息相关 – 精准发酵指明了方向 – 经验曲线和正确的价值策略 31 • 科学知识的重要性日益增加 – 量子计算的力量 – 尖端创新的企业战略 33 • 由问题导向和想象力驱动 – 关注价值 – 由想象力驱动 35 自然共同设计在行动:价值链被颠覆
b'composites,[14 \ xe2 \ x80 \ x9316]聚合物粘合剂,[17 \ xe2 \ x80 \ x9319]和添加剂[19,20],以改善Li-Cells中的Si-Electrode性能。涉及硅阳极中的金属碳化物是尚未探讨增加容量和循环寿命的另一种策略。首先,据报道,具有特定微观结构的复合硅/wolfram碳化物@石墨烯可维持较高的初始库仑效率和长期循环寿命,从而减轻了结构变化。[21]相反,金属碳化物(mo 2 C,Cr 2 C 3等)以Si Cr 3 C 2的形式 @几层石墨烯和Si Mo 2 C @几层石墨烯电极的据报道,具有良好的电化学性能。[22]此外,碳化物通常还可以提供出色的导电骨架,以提高Si的电子电导率,这要归功于纳米导电通道的存在,从而降低了电子转移电阻。[23,24]'