摘要:隨著電力設(shè)備對(duì)鋰離子電池容量要求的不斷提高，人們對(duì)鋰離子電池能量密度的提高有了更高的期望。特別是智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦等便攜式設(shè)備，都要體積小、待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)的鋰離子電池。

隨著電力設(shè)備對(duì)鋰離子電池容量要求的不斷提高，人們對(duì)鋰離子電池能量密度的提高有著越來(lái)越高的期望。特別是智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦等便攜式設(shè)備，都要體積小、待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)的鋰離子電池。鋰離子電池質(zhì)量更輕、體積更小、輸出電壓更高、功率密度更高，也正在其他電力設(shè)備中得到開(kāi)發(fā)，如儲(chǔ)能設(shè)備、電動(dòng)工具和電動(dòng)汽車(chē)。因此，開(kāi)發(fā)高能量密度的鋰離子電池是鋰離子電池行業(yè)一個(gè)重要的研究和發(fā)展方向。

高壓鋰離子電池的發(fā)展背景

為了設(shè)計(jì)高能量密度鋰離子電池,除了持續(xù)優(yōu)化的空間利用率,提高電池陽(yáng)極材料壓實(shí)密度和容量,使用高導(dǎo)電碳納米管和聚合物粘合劑含量改善正極和負(fù)極活性材料,鋰離子電池的工作電壓也是一個(gè)重要的辦法來(lái)提高電池的能量密度。

鋰離子電池的截止電壓逐漸從原來(lái)的凌日4.2v至4.35v,4.4v,4.45v,4.5v和5v,其中5vnickel-manganese鋰離子電池具有良好的高能量密度和高功率等特點(diǎn),將領(lǐng)域的重要發(fā)展方向之一在未來(lái)新能源汽車(chē)和能源存儲(chǔ)。隨著電力技術(shù)的發(fā)展，高電壓、高能量密度的鋰離子電池將逐步走出實(shí)驗(yàn)室服務(wù)于消費(fèi)者。

高壓鋰離子電池的應(yīng)用現(xiàn)狀

高壓鋰離子電池一般是指充電截止電壓高于4.2v的電池。例如，手機(jī)鋰離子電池的截止電壓從4.2v發(fā)展到4.3v、4.35v、4.4v(小米手機(jī)、華為手機(jī)等)。目前市場(chǎng)上已經(jīng)使用了4.35v和4.4v的鋰離子電池，4.45v和4.5v的鋰離子電池也受到市場(chǎng)的青睞，市場(chǎng)將逐步成熟。

國(guó)內(nèi)外手機(jī)電池和其他數(shù)字電子產(chǎn)品的制造商正朝著高壓鋰離子電池的方向發(fā)展。高電壓、高能量密度的鋰離子電池將為高端手機(jī)和便攜式電子設(shè)備帶來(lái)更大的市場(chǎng)。正極材料和電解液是提高鋰離子電池高壓性能的關(guān)鍵材料。

隨著電壓的提高，高壓鋰離子電池在使用過(guò)程中的一些安全性能會(huì)降低，因此在動(dòng)力車(chē)輛中尚未批量使用。目前，電動(dòng)汽車(chē)用電池正極材料重要有三元材料和磷酸鐵鋰。為了提高能量密度以滿(mǎn)足需求，一般選用高鎳正極材料如811NCM和NCA、高容量硅碳正極或提高電池空間利用率來(lái)提高能量密度和電池壽命。