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鋰電池正負(fù)極材料成分,有什么危害

來源:存能電氣  日期:2019-05-06 09:53  瀏覽量:

  鋰電池正負(fù)極材料成分,有什么危害?鋰電池一般是由正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解質(zhì)、電芯制造與電池封裝。正極材料一直是鋰離子電池核心,它的選擇直接決定了電池性能的高低。負(fù)極材料,是電池在充電過程中,鋰離子和電子的載體,起著能量的儲存與釋放的作用。在鋰電池成本中,負(fù)極材料約占了5%-15%,是鋰離子電池的重要原材料之一。

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  鋰電池正極材料主要成分

  正極材料的安全性,能量密度和功率密度是當(dāng)前不同車型對鋰電池類型做出取舍的基本依據(jù)。常見的正極材料有:鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料等。

  1、鈷酸鋰:首個成功商業(yè)化的鋰離子電池正極材料。由于有鈷資源相對貧乏、價格較高、對環(huán)境有毒性等缺點,再加上該材料安全性能較差、容量相對較低,大大限制了其廣泛的應(yīng)用和長遠(yuǎn)的發(fā)展。目前鈷酸鋰材料電池主要用于數(shù)碼電池中。

  2、錳酸鋰:主要為尖晶石型錳酸鋰。相較鈷酸鋰,具有資源豐富、價格便宜、對環(huán)境污染小且安全性能優(yōu)良等特點。但尖晶石的結(jié)構(gòu)很難保持完整性,循環(huán)性較差,高溫循環(huán)中錳在電解液中的溶解和Jahn-Teller效應(yīng)也導(dǎo)致材料的容量衰減嚴(yán)重。

  3、磷酸鐵鋰:原料豐富、價格相比其他材料來比較低廉、對環(huán)境友好,加上較好的循環(huán)性能和高安全性使得其率先在電動汽車上得到了應(yīng)用。但是磷酸鐵鋰材料的導(dǎo)電性較差,振實密度較低,導(dǎo)致體積能量密度較低,限制了其進一步的應(yīng)用。

  4、三元材料:受鈷酸鋰的金屬元素?fù)诫s改性的啟發(fā),多元金屬復(fù)合氧化物-三元材料LiNi1-x-yCoxNyO2得到快速發(fā)展。三元材料結(jié)合了鈷酸鋰、鎳酸鋰和錳酸鋰(鋁酸鋰)的優(yōu)點,形成了三元共溶體,可以充分發(fā)揮三個組元的作用。

  鋰電池負(fù)極材料主要成分介紹

  1.碳材料

  碳材料負(fù)極是一個總稱,一般可分為5大類:石墨、硬炭、軟炭、碳納米管和石墨烯。石墨又可分為人造石墨、天然石墨、中間相炭微球。

  2、天然石墨負(fù)極

  天然石墨負(fù)極由天然石墨加工而成,國內(nèi)石墨資源儲量和產(chǎn)量豐富,開采成本較低。天然石墨具有比較完整的石墨片層結(jié)構(gòu)和很高的石墨化度,適合鋰離子在其中脫嵌和穿梭,并且。缺點為天然石墨未經(jīng)改性循環(huán)性能較差。

  3.人造石墨負(fù)極

  人造石墨負(fù)極為炭材料加工而來,它是將易石墨化的軟炭材料經(jīng)2500℃以上高溫石墨化處理制成,此時碳材料內(nèi)部二次粒子以隨機方式進行排列,存在大量孔隙結(jié)構(gòu),這有利于電解液的滲透和鋰離子咋負(fù)極中的脫嵌穿梭,因此人造石墨負(fù)極材料能提高和增加鋰電池的快速充放電速度和次數(shù)。

  4.軟碳

  軟碳,在高溫條件(>2500℃)下處理可以石墨化結(jié)構(gòu)的無定形碳。軟碳材料的突出優(yōu)點是可逆比容量高,一般大于300mAh/g,與有機溶劑相容性較好,因此鋰電池的循環(huán)穩(wěn)定性好,較適合大電流密度的鋰電池充放電。

  5、碳納米管

  碳納米管是一種具有較完整石墨化結(jié)構(gòu)的特殊碳材料,其自身具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能和高的導(dǎo)熱系數(shù)。因其結(jié)構(gòu)特殊,導(dǎo)致負(fù)極在脫嵌鋰時深度小、行程短、速度快,并且在大倍率大電流充放電時極化作用較小,可對提高鋰電池電池的大倍率快速充放電性能很有幫助。

  鋰電池有什么危害?

  鋰電池相比如鉛酸、鎳鉻、鎳氫等傳統(tǒng)電池,不產(chǎn)生任何鉛、汞、鎘等有毒有害重金屬元素和物質(zhì),相對污染較小。且其電解液為有機溶劑和鋰鹽,大多為無毒或低毒;但鋰電池分解或水解產(chǎn)物為氫氟酸和其它含氟化合物,具有一定腐蝕性和毒性。

  鋰電池在正常使用過程中對人體和環(huán)境都是沒有危害的,但是報廢的鋰電池如果處理不當(dāng)?shù)脑?,會對環(huán)境造成危害,然后通過環(huán)境作用到周邊的生物及人體。這主要是因為鋰離子電池中含有的六氟磷酸鋰、聚丙二乙烯(醇)等化學(xué)物質(zhì)會對環(huán)境造成有機污染。另外其含有的鈷等重金屬元素,也會對環(huán)境會造成危害。

  以上就是鋰電池正負(fù)極材料介紹,相對來講,鋰離子電池的正、負(fù)極材料對電池性能的影響比較大,是大家比較關(guān)心的方面。

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