Quais são as tecnologias maduras para baterias de íons de lítio?

1. Vida sólida total2+
Atualmente, as baterias líquidas de íon-lítio são usadas no mercado, por isso também são chamadas de baterias líquidas de íon-lítio. Resumindo, é uma bateria de íons de lítio totalmente em estado sólido. Todos os seus componentes são sólidos e os eletrólitos sólidos substituem os eletrólitos líquidos e os separadores das baterias tradicionais de íons de lítio.
Em comparação com as baterias líquidas de íon-lítio, os eletrólitos totalmente sólidos têm as seguintes vantagens: Possui muito boa segurança e resistência ao calor e pode funcionar por um longo tempo na faixa de 60-120 graus. Ampla janela eletroquímica, de até 5 V, pode ser combinada com materiais de alta tensão; apenas íons de lítio, sem elétrons; possui sistema de refrigeração simples e alta densidade de refrigeração; adequado para baterias ultrafinas e flexíveis. Mas suas deficiências também são óbvias, ou seja, a bateria possui baixa condutividade por unidade de área, baixa potência específica em temperatura ambiente e alto custo. Baterias de grande capacidade são difíceis de industrializar.
A densidade de potência, a estabilidade do ciclo, o desempenho de segurança, o desempenho em altas e baixas temperaturas e a vida útil de baterias de íons de lítio totalmente em estado sólido estão intimamente relacionados ao desempenho do material eletrolítico. Os eletrólitos sólidos podem ser divididos em eletrólitos poliméricos (geralmente compostos de PEO, LiTFSI, etc.) e eletrólitos inorgânicos (como óxidos e sulfetos). A tecnologia de bateria totalmente em estado sólido é considerada a chave para o próximo desenvolvimento. À medida que a tecnologia continua a amadurecer, todos os problemas serão resolvidos.

2. Bateria de alta densidade de energia de material ternário
Com o desenvolvimento da tecnologia de baterias de íons de lítio de alta densidade energética, os materiais catódicos ternários atraíram a atenção generalizada. Os materiais catódicos ternários são amplamente utilizados na área de armazenamento de energia devido à sua alta capacidade específica, boa estabilidade de ciclo e baixo custo. A densidade de energia do material do cátodo ternário pode ser efetivamente aumentada aumentando a voltagem da bateria e o conteúdo do elemento níquel no material.
Teoricamente, os materiais ternários têm vantagens naturais em alta tensão: o valor padrão dos materiais catódicos ternários é 4,35 V. Nesse valor, os materiais ternários também podem manter uma boa estabilidade do ciclo. Quando a tensão de carga aumenta para 4,5 V, a capacidade do material simétrico (333, 442) pode chegar a 190, e o desempenho do ciclo também é bom, enquanto o desempenho do ciclo de (532) é um pouco pior; quando a tensão atinge 4,6 V, o material ternário tem desempenho de ciclo começa a degradar e o inchaço se torna mais severo. Atualmente, a aplicação prática de materiais catódicos ternários de alta tensão é limitada pelo eletrólito de alta tensão.
By increasing the Ni content to increase the energy density of the ternary system, high Ni ternary systems are currently commonly used, that is, high Ni ternary systems with Ni mole fraction >0.6. Este sistema tem as vantagens de alta capacidade específica e baixo custo, mas apresenta problemas de armazenamento. O lítio tem problemas como fraca capacidade e baixa estabilidade térmica. Portanto, modificá-lo é uma forma eficaz de melhorar seu desempenho. O tamanho e a morfologia micro-nano são fatores importantes que determinam o desempenho de cátodos ternários com alto teor de Ni. As pesquisas existentes obtêm principalmente partículas esféricas de pequeno tamanho e alta área superficial específica por meio de dispersão uniforme na superfície do eletrodo.