鋰電池的基本組成及關(guān)鍵原材料有哪些

來源：存能電氣  日期：2019-04-12 09:48  瀏覽量：次

　　鋰電池的基本組成及關(guān)鍵原材料有哪些？作為新能源及環(huán)保低碳的動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)得到迅猛發(fā)展，鋰電池憑借其優(yōu)異的性能、成熟的技術(shù)成為眾多動(dòng)力電池的主流發(fā)展方向。鋰電池質(zhì)輕、續(xù)航里程長、適用范圍廣、能量密度高、輸出功率高的優(yōu)勢將逐步得到體現(xiàn)，被作為主要的動(dòng)力電池發(fā)展，是當(dāng)今新能源車動(dòng)力電池的主要類型。

　　鋰電池的基本組成結(jié)構(gòu)

　　●鋰電池上下蓋

　　●正極—活性物質(zhì)一般為氧化鋰鈷

　　●隔膜—種特殊的復(fù)合膜

　　●負(fù)極—活性物質(zhì)為碳

　　●有機(jī)電解液

　　●電池殼

　　詳細(xì)點(diǎn)來說就是

　　(1)正極材料：電極電勢較高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的具有嵌鋰能力的層狀或尖晶石結(jié)構(gòu)的過渡金屬氧化物或聚陰離子型化合物，如鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料等。

　　(2)負(fù)極材料：電位接近鋰電位、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的并可大量儲(chǔ)鋰的層狀石墨、金屬單質(zhì)及金屬氧化物，如石墨、中間相碳微球、鈦酸鋰等。

　　(3)電解液：溶有電解質(zhì)鋰鹽的有機(jī)溶劑，提供鋰離子，電解質(zhì)鋰鹽有LiPF6、LiClO4、LiBF4等，有機(jī)溶劑主要由碳酸二乙酯(DEC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、二甲酯(DMC)等其中的一種或幾種混合組成。

　　(4)隔膜：置于正負(fù)極之間，防止正負(fù)極直接接觸，且允許Li+離子通過的聚烯微多孔膜，如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)，或它們復(fù)合膜，PP/PE/PP三層隔膜。

　　(5)外殼：鋰電池封裝，主要有鋁殼、蓋板、極耳、絕緣片等。

　　鋰電池工作原理

　　正極材料：LiMn2O4，負(fù)極材料：石墨

　　充電時(shí)正極的Li+和電解液中的Li+向負(fù)極聚集，得到電子，被還原成Li鑲嵌在負(fù)極的碳素材料中。放電時(shí)鑲嵌在負(fù)極碳素材料中的Li失去電子，進(jìn)入電解液，電解液內(nèi)的Li+向正極移動(dòng)。

　　鋰電池的關(guān)鍵原材料有哪些？

　　鋰電池材料構(gòu)成主要有：正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解液。近年來，鋰電池相關(guān)政策陸續(xù)出臺推動(dòng)著產(chǎn)業(yè)上下游企業(yè)如雨后春筍般成立。正極材料在鋰電池的總成本中占據(jù)40%以上的比例，并且正極材料的性能直接影響了鋰電池的各項(xiàng)性能指標(biāo)，所以鋰電正極材料在鋰電池中占據(jù)核心地位。

　　1.在正極材料當(dāng)中，最常用的材料有鈷酸鋰，錳酸鋰，磷酸鐵鋰和三元材料(鎳鈷錳的聚合物)。正極材料占有較大比例,因?yàn)檎龢O材料的性能直接影響著鋰電池的性能，其成本也直接決定電池成本高低。

　　2.在負(fù)極材料當(dāng)中，目前負(fù)極材料主要以天然石墨和人造石墨為主。正在探索的負(fù)極材料有氮化物、PAS、錫基氧化物、錫合金、納米負(fù)極材料，以及其他的一些金屬間化合物等。負(fù)極材料作為鋰電池四大組成材料之一,在提高電池的容量以及循環(huán)性能方面起到了重要作用,處于鋰電池產(chǎn)業(yè)中游的核心環(huán)節(jié)。

　　3.市場化的隔膜材料主要是以聚乙烯、聚丙烯為主的聚烯烴類隔膜。鋰電池的結(jié)構(gòu)中，隔膜是關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一。隔膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等，直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性，性能優(yōu)異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。

　　4.電解液一般由高純度的有機(jī)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。電解液在鋰電池正、負(fù)極之間起到傳導(dǎo)離子的作用，是鋰離子電池獲得高電壓、高比能等優(yōu)點(diǎn)的保證。

　　實(shí)際上，在鋰電池原材料領(lǐng)域，任何微小的技術(shù)革新都有可能掀起新一輪的市場拓展，我國企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對正極材料關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)攻關(guān)，取得國際領(lǐng)先地位，增強(qiáng)核心競爭力，在國際競爭中取得優(yōu)勢。