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鋰電池正極,負極材料和電解液成分詳解

鉅大LARGE  |  點擊量:12625次  |  2019年07月19日  

鋰電池正極,負極材料和電解液成分詳解。鋰電池的主要構成材料包括電解液、隔膜材料、正負極材料等。鋰電池是性能卓越的新一代綠色高能儲能性電池,已成為高新技術發(fā)展的重點之一。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,對電池新材料需求的不斷增加,這都將為鋰電池材料帶來新機遇。


  鋰電池正極材料:


鋰電池正極材料的性能直接影響著鋰離子電池的性能,其成本也直接決定電池成本高低。目前研制成功并得到應用的正極材料主要有鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元材料鎳鈷錳酸鋰(NCM)和鎳鈷鋁酸鋰(NCA)等。磷酸鐵鋰電池是目前廣受關注的正極材料之一,理論比容量為170mAh/g,實際比容量可達150mAh/g以上。


鋰電池對正極材料的基本要求:


第一,材料自身電位高,這樣才能與負極材料之間形成較大的電位差,帶來能量密度高的電芯設計;同時帶電離子嵌入脫出對電極電位影響小,則充放電過程,不會有過大的電壓波動,不會給系統(tǒng)內(nèi)的其他電氣帶來不利影響。


第二,材料含鋰量高且鋰電池嵌入脫嵌可逆。這是高容量的前提。有些正極材料,理論容量很高,但是有一半的鋰離子,第一次嵌入以后就失去了活性。這樣的材料,是無法投入商用的。


第三,鋰離子擴散系數(shù)大,鋰離子在材料內(nèi)部的移動更迅速,嵌入和脫嵌的能力強。是影響電芯內(nèi)阻的因素,也是影響功率特性的因素。


第四,材料比表面積大,有大量的嵌鋰位置。表面積大,鋰離子的嵌入通道相對較短,則嵌入和脫嵌更容易。通道淺的同時,嵌鋰位置還要充足。


第五,與電解液的相容性和熱穩(wěn)定性好,這點是出于安全性考慮。


第六,材料易得,且加工性能好。成本低,材料容易加工成電極,且電極結構穩(wěn)定,是鋰電池正極材料得到推廣應用的有利條件。


鋰電池負極材料:


鋰電池負極材料主要影響鋰電池的首次效率、循環(huán)性能等。按鋰離子電池成本比例,負極材料占比鋰電池總成本的25%~28%。隨著技術的進步,目前的鋰離子電池負極材料已經(jīng)從單一的人造石墨發(fā)展到了天然石墨、中間相碳微球、人造石墨為主,軟碳/硬碳、無定形碳、鈦酸鋰、硅碳合金等多種負極材料共存的局面。


  鋰電池負極材料大體分為幾種?


第一種是碳納米級材料負極材料:目前已經(jīng)實際用于鋰離子電池的負極材料基本上都是碳素材料,如人工石墨、天然石墨、中間相碳微球、石油焦、碳纖維、熱解樹脂碳等。


第二種是合金類負極材料:包括錫基合金、硅基合金、鍺基合金、鋁基合金、銻基合金、鎂基合金和其它合金,目前也沒有商業(yè)化產(chǎn)品。


第三種是錫基負極材料:錫基負極材料可分為錫的氧化物和錫基復合氧化物兩種。氧化物是指各種價態(tài)金屬錫的氧化物。目前沒有商業(yè)化產(chǎn)品。


第四種是含鋰過渡金屬氮化物負極材料,目前也沒有商業(yè)化產(chǎn)品。


第五種是納米級材料:納米碳管、納米合金材料。


第六種納米負極材料:納米氧化物材料。


  鋰電池電解液:


鋰電池電解液是電池中離子傳輸?shù)妮d體。一般由鋰鹽和有機溶劑組成。電解液在鋰電池正、負極之間起到傳導離子的作用,是鋰電池獲得高電壓、高比能等優(yōu)點的保證。電解液一般由高純度的有機溶劑、電解質(zhì)鋰鹽、必要的添加劑等原料,在一定條件下、按一定比例配制而成的。


鋰電池電解液成分介紹:


1.碳酸乙烯酯分子式:C3H4O3


2.碳酸丙烯酯分子式:C4H6O3


3.碳酸二乙酯分子式:CH3OCOOCH3


4.碳酸二甲酯分子式:C3H6O3


5.碳酸甲乙酯


6.六氟磷酸鋰


以上就是小編對鋰電池正極,負極材料和電解液成分詳解,鋰電池生生產(chǎn)主要由正極材料、負極材料、隔膜和電解液等構成,鋰電池正極材料具有廣闊的市場,前景十分樂觀。電解液作為鋰離子電池的重要組成部分對提升鋰離子電池的循環(huán)性能、能量密度,從而進一步提升電動汽車續(xù)航里程起著不可替代的作用。


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