锂电池定制16年-动力锂电池系统解决方案商

 

在当前全球新能源市场中，锂电池作为一种应用广泛的新能源电池类型，拥有完整的产业链，需要确保锂电池材料供应链的稳定性和安全性。目前，中国十大锂离子电池制造商中的领先企业CATL，由于拥有自己的锂资源矿，并通过并购、合资和长期协议，在该行业建立了竞争壁垒。

 

高压水性电池用分子拥挤电解质

随着我国新能源电池产业发展的不断调整，我国新能量电池产业包括电动汽车电池、摩托车电池等动力电池生产和应用产业。

除了锂电池，还有很多类型的新能源电池产业在不断发展，其中就包括水性电池。本文将介绍水性电池的优缺点，并分析与锂离子电池相比，水性电池在市场上是否具有竞争优势。

 

什么是水性电池

水性电池是指使用水作为电解质的二次电池。与有机电解质电池相比，水性电池具有安全性高、环境友好、离子电导率高等优点。

因此，人们对水性电池的兴趣激增，以寻求更可靠、更实惠的储能解决方案。目前商用的水性电池用于交通和电网存储领域，但无法达到所需的能量密度和循环寿命。这种限制将随着新材料系统的发现和电池设计策略的发展而改变。

 

 

水性电池的优点和缺点

水性电池通常被认为是安全、可靠和负担得起的，这与锂离子电池相比是一个优势，锂离子电池在电解质溶液中使用易燃有机溶剂时不会着火。常规的水性电池使用的电解质通常含有按重量计超过70%的水，因此通常是不易燃的。

 

优点

低成本：水性电池低成本的论点至少源于三个因素：廉价的原材料、对制造环境的最低要求以及对电池管理和保护系统的有限需求。

安全性和可靠性：虽然水性电池可能不会着火，但水性电池仍然容易受到不当处理的影响，并可能发生爆炸等灾难性事件。过度充电是一种不正确的操作，会不可逆地分解电解质并降低电池性能；

快速动力学：由于高离子离解和低粘度，在同等条件下，含水电解质溶液通常比非水电解质溶液更具导电性。

 

缺点

狭窄的电化学稳定性窗口：水具有1.23V的狭窄热力学电化学稳定性窗口，超过该窗口，水被阳极氧化为氧。

水溶液的侵蚀性：水的高极性和强配位能力使其成为溶解和离解的优良溶剂。这些特性使水成为电解质的良好成分，但对许多电池组件来说却是一个问题。

 

 

锂离子电池与水性电池

生活中最常见的锂离子电池是磷酸铁锂电池和三元锂电池，它们具有能量密度高、体积小、重量轻、使用寿命长的优点。然而，锂是一种非常活跃的金属，当它遇到极少量的水时，会立即发生反应。锂离子电池通常只能在严格控制的干燥室内生产；

锂电池对温度也非常敏感，通常只能在接近室温的-20至50°C范围内稳定工作。为了在使用过程中保持电池的健康，还需要根据温度要求进行操作。

面对尚未解决的安全问题，科学家们将注意力转向了水性电解质。与目前用于锂离子电池的有机电解质相比，水性电池电解质的“安全系数”要高得多。不难理解，电池水溶液不易燃，并且您希望在极端条件下使用电池，这大大降低了电池燃烧和爆炸的风险。

水性电池电解质的安全性高、制备条件简单、成本低一直是其引人注目的优点。但水电池的缺点也很突出——窄的电压窗口限制了电池的能量密度。

例如，铅酸电池和镍镉电池等传统水电池的电压为1-2V，能量密度仅为30-50Wh/kg，远低于有机锂离子电池（3-4V，150-250Wh/kg）。水性电池的能量密度小于锂离子电池的1/3，因此使用水性电解质的电池在市场上不具有竞争优势。

 

 

水性电池的未来发展

尽管现代工具和电池设计很可能已经消除了传统水电池的局限性，但所引入的权衡也不容忽视。大多数贫水电解质和选择性膜仍然很昂贵，削弱了水电池的成本优势。

制造多室电池的复杂性和用于阳极的材料，如锂金属，增加了成本。差的水性电解质和界面之间的离子传导与非水性电解质的离子传导相当，但远低于水性系统的常规预期。氧气循环的实施在一些电池配置中似乎是有问题的，并且需要稳健的电池管理。

不燃性是传统水性电池的唯一优势，但它在很大程度上得到了保留，电解质、膜和电极都需要不断改进，才能出现具有商业影响力的现代水性电池。除了之前概述的策略外，以下紧迫但未充分探索的研究方向：电解质相关问题、定制膜和实用的双离子电池。