鉅大LARGE | 點擊量：408次 | 2023年07月13日
高壓鋰電池的為什么沒有大規模推行 商業化難點在哪里？
隨著全球多樣化的發展，我們的生活也在不斷變化著，包括我們接觸的各種各樣的電子產品，那么你一定不知道這些產品的一些組成，比如高壓鋰離子電池。
隨著用電設備對鋰離子電池容量要求的不斷提高，人們對鋰離子電池能量密度提升的期望越來越高。特別是智能手機、平板電腦、筆記本電腦等各種便攜設備，對體積小、待機時間長的鋰離子電池提出了更高的要求。同樣在其他用電設備，如：儲能設備、電動工具、電動汽車等也在不斷開發出質量更輕、體積更小、輸出電壓和功率密度更高的鋰離子電池，所以發展高能量密度的鋰離子電池是鋰電池行業的重要研發方向。
高壓電池是指電池電壓比較相對于普通電池來說比較高的電池。根據電池電芯和電池組來可分為兩種。從電池電芯的電壓上來定義高壓電池，這方面主要是針對鋰電池，目前鋰電池電芯電池的種類主要有高壓鋰電池電芯和低壓鋰電池電芯。
目前，鋰鈷氧化物作為一種高壓陽極材料得到了廣泛的研究和應用。該結構為非nafeo2型，更適合鋰離子的插入和彈出。氧化鈷鋰的理論能量密度為274mAh/g，生產工藝簡單，電化學性能穩定，市場占有率高。在實際應用中，只有部分鋰離子可以被可逆地嵌入和噴出，實際能量密度約為167mAh/g（工作電壓為4.35v）。提高工作電壓可以顯著提高能量密度。例如，將工作電壓從4.2v提高到4.35v，可以使能量密度提高16%左右。
高壓鋰電池電芯能量密度比較高，安全性能要比低壓低，但它的放電平臺比較高，在同等容量下，在體積和重量方面，高壓電池要比低壓電池要輕些。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
高電壓鋰離子電池隨著電壓的提升，在使用過程中某些安全性能會降低，因此在動力汽車上還沒有批量使用。目前動力汽車所用電池正極材料主要還是以三元材料、磷酸鐵鋰為主。為了提升能量密度滿足需求，一般選擇811NCM和NCA等高鎳正極材料、高容量硅碳負極或提高電池空間的利用率等方式來提升其能量密度和續航能力。
早前，美國西北太平洋國家實驗室許武博士及其合作者基于之前提出的局部高濃度電解質（LHCE）的概念，進一步開發了三種新型的LHCE（AE001-AE003），其中以LiFSI為鋰鹽，有機碳酸鹽（DMC，EC和VC）為溶解溶劑，以及1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚（TTE）作為稀釋溶劑，并在使用最先進的高壓NMC811（2.8mAhcm-2）正極和商用Gr負極（3.5mAhcm-2）的電池中評估其性能。
研究表明，按照此方法制備的LHCE與Gr負極和NMC811正極均顯示出優異的相容性，可在負極和正極表面上生成薄，均勻且堅固的鈍化膜（SEI和CEI），以防止電解質連續電化學分解以及過渡金屬溶解。因此，在LiFSI-DMC-EC-TTELHCE中，具有高壓（4.4V）的LIBs無論是在高溫還是室溫中循環和倍率性能大幅度提高，以及同時在低溫下的優異性能。更重要的是，這項工作證實了不是電解質的電導率和粘度，而是SEI和CEI控制著LIBs快速充放電和低溫性能。因此，這項工作代表了一條在寬溫度范圍內實現高壓LIBs快速充放電的可行途徑。
電流高電壓對鈷酸鋰材料被用在高能量密度電池，如高端手機電池制造商越來越高的電池性能的要求，重要體現在需求更高的能量密度，如碳要求4.35V電池陰極的能量密度大約660wh/L，4.4V的電池已達到約740wh/L，這要陽極材料具有較高的壓實密度，較高的空體積，以及材料在高壓和高壓下的結構有較好的穩定性。但氧化鈷鋰電極材料存在鈷資源匱乏、價格昂貴、鈷離子具有一定毒性等缺點，限制了其在動力鋰電池中的廣泛應用。
高壓電池和低壓電池在放電倍率方面來說，高壓鋰電池要比低壓鋰電池放電倍率更高，動力更強，因此高壓電池電芯理論上來說應該比較適合應用在需要高倍率放電的產品設備上，才能更好的發揮其優勢。
在研究設計過程中，一定會有這樣或者那樣的問題，這就需要我們的科研工作者在設計過程中不斷總結經驗，這樣才能促進產品的不斷革新。永恒的能源，孜然學術
