Liitiumakuelementide jõudlushüpe on alati tuginenud pidevale läbimurdele materjali tehnoloogias. Positiivsete elektroodimaterjalide, negatiivsete elektroodimaterjalide, eraldajate ja elektrolüütide innovatsioon globaalsete teaduslike uuringute ja tööstuse abil suurendab akurakkude arengut suurema energiatiheduse, pikema tsükli ja parema turvalisuse poole. See täishetimaterjali uuendus pakub uute energiasõidukite, energiasalvestuse ja muude põldude peamist jõudu.
1 Positiivne elektroodimaterjal: suure võimsuse ja stabiilsuse tasakaalustamine
Hiina "kõrge nikkel -kolmenda" marsruut jätkub läbi. NCM911 positiivse elektroodimaterjali (nikli sisaldusega 90%) välja töötatud teatud ettevõttes on konkreetne maht 220mAh/g, mis on 10% kõrgem kui NCM811, ja akuelemendi energiatihedus ületab 800WH/L. Protsessi "Monokristalliline+kattekiht": sekundaarsed osakesed purustatakse üksikkristallideks (osakeste suurus 3 μm) ja pind on kaetud lipo3 õhukese kilega (paksus 2nm). Pärast 500 tsüklit ulatub võimsuse säilitamise määr 90%-ni, lahendades kõrge niklimaterjali konstruktsiooni kokkuvarisemise probleemi. Kõrge - -ga elektrisõiduki aku korral võimaldab see materjal vahemikku üle 1000 kilomeetri.
Koobaltivabade katoodide uuendus Ameerika Ühendriikides vähendab kulusid. Tesla välja töötatud liitiummangaani rauafosfaadi (LMFP) positiivne elektrood on suurendanud oma spetsiifilist mahtu 170 mAh/g LFP -lt 190mAh/g -ni, dopinguga mangaanielemendiga (sisaldus 20%), suurendades samal ajal pingeplatvormi 0,2 V võrra. Selle "vedelik - faasi süntees" vähendab materjali kulusid 30% võrreldes NCM -iga ega sisalda koobaltielementi (ressursside riskide vältimiseks). Testid on näidanud, et LMFP-d kasutavate rakkude suutlikkuse peetumismäär on 85% - 20 kraadi juures, mis on LFP-st 15% kõrgem ja sobib madala temperatuuriga stsenaariumide jaoks.
2 Negatiivne elektroodimaterjal: räni - -l põhinev ajastu saabumine
Jaapani kommerts läbimurre "räni süsinikukomposiitidel". Panasonicu (ränisisaldusega 20%) välja töötatud räni süsiniku negatiivse elektroodi spetsiifiline maht on 600mAh/g, mis on 1,5 -kordne grafiiditagatiivsed elektroodid ja suurendab akuelementide energiatihedust 20%. "Nano räniosakeste+süsinikukatte" kavandamise kaudu: räniosakeste suurust kontrollitakse kiirusel 50Nm (mahu laienemise ja killustatuse vältimiseks) ning pind on kaetud kõva süsinikukihiga (paksus 5NM). Pärast 200 tsüklit ulatub võimsuse säilitamise määr 85%-ni. Negatiivne elektrood on kantud teatud elektrisõiduki akule, saavutades akudes energiatiheduse 300wh/kg.
Euroopa „titaanipõhine negatiivne elektrood” keskendub ohutusele. Saksa ettevõtte liitiumitanaadi (LTO) negatiivse elektroodil on null tüveomadused (mahu muutuse määr<1%), with a cycle life exceeding 30000 times, which is 10 times that of graphite. Although the specific capacity is only 175mAh/g (lower than graphite), it can be fully charged to 80% in 10 minutes at a high rate of 10C, and can still function normally at -40 ℃. In energy storage cells, the LTO negative electrode extends the system's cycle life to 15 years, which is twice as long as traditional cells and suitable for grid level energy storage scenarios.
3 diafragma ja elektrolüüt: nähtamatu ohutuse ja juhtivuse garantii
Lõuna -Korea "kaetud membraan" suurendab kõrge temperatuuri vastupidavust. LG Chem'i keraamilise kattega diafragma (substraadi PP, mis on kaetud Al ₂ O3 paksusega 3 μm) on temperatuurikindlus paranenud 160 kraadile 200 kraadile, punktsioonitugevus on 300 GF, mis on tavalistest diafragmadest 50% kõrgem. Termilise põgenemiskatse korral võib diafragma lükata akuelemendi lühiseaega 15 minutini, ostes akusüsteemi ohutusreaktsiooni jaoks aega. Selle "nanopoori" disain (pooride suurus 0,1 μm) suurendab ioonide juhtivust 10% ja vähendab akuelemendi sisemist takistust.
Hiina „leegi aeglustav elektrolüüt” ületab ohutusvalupunktid. Teatud ettevõtte välja töötatud elektrolüüt "Lifsi+fosfaatster" suurendab 10% leegi aeglustuja (trietüülfosfaatster), suurendab elektrolüüdi süütepunkti 180 kraadilt 300 kraadile, mõjutamata ioonide juhtivust (säilitades 10ms/cm). Nõelte punktsiooni testis suitsetavad ainult seda elektrolüüti kasutavad akuelemendid ja ei ole plahvatanud ning on läbinud UL94 V - 0 sertifikaadi. Samal ajal võimaldab elektrolüüt akuelemendil säilitada võimsuse säilitamiskiirust 70% -30 -kraadise kraadi juures, laiendades madala temperatuuriga rakenduste piire.
Liitiumaku lahtrite materiaalne uuendus nihkub "ühe materjali optimeerimise" juurest "täieliku süsteemi koostööks". Tulevikus, kui tahked - oleku elektrolüüdid (ioonide juhtivus ületab 10 ⁻ s/cm) ja haruldaste metallivabade elektroodide, saavutavad akurakud lõppeesmärgi "1000Wh/l+tsükli energia tihedus 100000 korda+absoluutse ohutuseks", pannes uue energia tööstuse jaoks materiaalse aluse.