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鋰離子電池行業(yè)常見(jiàn)的正負(fù)極材料有哪些

來(lái)源:存能電氣  日期:2019-06-03 09:47  瀏覽量:

  鋰離子電池行業(yè)常見(jiàn)的正負(fù)極材料有哪些?鋰離子電池的主要構(gòu)成材料包括電解液、隔離材料、正負(fù)極材料等。正極材料和負(fù)極材料是決定鋰離子電池性能的關(guān)鍵材料之一,也是目前商業(yè)化鋰離子電池中主要的鋰離子來(lái)源,其性能和價(jià)袼對(duì)鋰離子電池的影響較大。

  鋰電池常見(jiàn)正極材料

  隨著鋰離子電池的不斷發(fā)展,應(yīng)用領(lǐng)域也在逐漸的擴(kuò)大,其在正極材料的使用方面已經(jīng)由單一化向多元化的方向轉(zhuǎn)變,其中包括:橄欖石型磷酸亞鐵鋰、層狀鈷酸鋰、尖晶石型錳酸鋰等等,實(shí)現(xiàn)多種材料的并存。在鋰電池正極材料當(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)。

鋰電池正極材料.jpg

  1.鈷酸鋰

  作為正極材料,被應(yīng)用的時(shí)間最早,并且直至目前仍然屬于消費(fèi)電子產(chǎn)品中居于主流的正極材料。鈷酸鋰與其他正極材料相比較能夠看出,其工作過(guò)程中電壓較高,充電或者放電時(shí)電壓運(yùn)行較為平穩(wěn),能夠符合大電流的要求,具有較強(qiáng)的循環(huán)性能,電導(dǎo)效率較高,材料以及鋰電池等工藝較為穩(wěn)定。

  2.三元正極材料

  具有較為顯著的三元協(xié)同效應(yīng),其與鈷酸鋰相比較能夠看出,在熱穩(wěn)定性方面存在較大的優(yōu)勢(shì),并且生產(chǎn)成本較為低廉,能夠成為鈷酸鋰最佳代替材料。但是其密度較低、循環(huán)性能方面也有待提高。對(duì)此,可以采用改進(jìn)合成工藝以及離子摻雜等進(jìn)行調(diào)整。

  3.磷酸亞鐵鋰

  在充電和放電方面具有良好的循環(huán)性能以及熱穩(wěn)定性,在使用過(guò)程中具有較強(qiáng)的安全保障,并且該材料綠色環(huán)保,不會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的損害,同時(shí)價(jià)格也較為低廉,被我國(guó)電池工業(yè)認(rèn)為是進(jìn)行大型電池模塊生產(chǎn)的最佳材料。

  4.錳酸鋰

  在應(yīng)用中具有較強(qiáng)的安全性以及抗過(guò)充性,由于我國(guó)錳資源較為豐富,因此價(jià)格較為低廉,對(duì)環(huán)境的污染較小,無(wú)毒無(wú)害,工業(yè)制備操作較為簡(jiǎn)便。但是其在充電或者放電過(guò)程中,由于尖晶石結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,容易產(chǎn)生Jahn-Teller效應(yīng),再加上高溫狀態(tài)下錳的溶解,容易縮減鋰電池容量,因此其應(yīng)用也受到了較大的限制。

  鋰離子電池常見(jiàn)負(fù)極材料有哪些?

  在鋰離子電池材料中,負(fù)極材料屬于重要的組成部分,能夠?qū)φw鋰電池的性能產(chǎn)生較大影響。目前,負(fù)極材料主要被劃分為兩個(gè)類(lèi)別,一種為商業(yè)化應(yīng)用的碳材料,例如天然石墨、軟碳等,另一類(lèi)為正處于研發(fā)狀態(tài),但是市場(chǎng)前景一片大好的非碳負(fù)極材料,例如硅基材料、合金材料、錫金材料等等。

  鋰離子電池的負(fù)極是由負(fù)極活性物質(zhì)碳材料或非碳材料、粘合劑和添加劑混合制成糊狀膠合劑均勻涂抹在銅箔兩側(cè),經(jīng)干燥、滾壓而成。負(fù)極材料是鋰離子電池儲(chǔ)存鋰的主體,使鋰離子在充放電過(guò)程中嵌入與脫出。鋰電池充電時(shí),正極中鋰原子電離成鋰離子和電子,并且鋰離子向負(fù)極運(yùn)動(dòng)與電子合成鋰原子。放電時(shí),鋰原子從石墨晶體內(nèi)負(fù)極表面電離成鋰離子和電子,并在正極處合成鋰原子。

  ●碳負(fù)極材料

  此種類(lèi)型的材料無(wú)論是能量密度、循環(huán)能力,還是成本投入等方面,其都處于表現(xiàn)均衡的負(fù)極材料,同時(shí)也是促進(jìn)鋰離子電池誕生的主要材料,碳材料可以被劃分為兩大類(lèi)別,即石墨化碳材料以及硬碳。其中,前者主要包括人造石墨以及天然石墨。

  ●天然石墨

  天然石墨也具有諸多優(yōu)勢(shì),其結(jié)晶度較高、可嵌入的位置較多,并且價(jià)格較低,是較為理想的鋰離子電池材料。但其也存在一定的弊端,例如在與電解液反應(yīng)時(shí),相容性較差,在進(jìn)行粉碎時(shí)表面存在諸多缺陷等,這都將對(duì)其充電或放電的性能產(chǎn)生較大的不利影響。

  從技術(shù)角度來(lái)看,未來(lái)鋰離子電池負(fù)極材料將會(huì)呈現(xiàn)出多樣性的特點(diǎn)。正極材料是決定鋰離子電池性能的關(guān)鍵材料之一,正極材料一直是鋰電池核心,它的選擇直接決定了電池性能的高低。正極材料的選擇主要是,可逆脫鋰和嵌鋰的過(guò)渡金屬氧化物,是鋰電池的重要成分之一。

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