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鋰電池的正負(fù)極材料選擇考慮因素有哪些

來源:存能電氣  日期:2019-07-09 09:03  瀏覽量:

  鋰電池的正負(fù)極材料選擇考慮因素有哪些?相對來講,鋰電池的正、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。近年來鋰電池的發(fā)展速度很是迅猛,正極材料、負(fù)極材料、隔膜和電解液等組成了鋰電池的主要部分,其中正極材料在鋰電池的總成本中占據(jù)40%以上的比例。鋰離子電池的正負(fù)極材料的選擇是否會影響安全性么?

鋰電池正負(fù)極材料.jpg

  鋰電池正極材料的選擇主要基于以下幾個因素考慮

  1)具有較高的氧化還原反應(yīng)電位,使鋰離子電池達(dá)到較高的輸出電壓;

  2)鋰元素含量高,材料堆積密度高,使得鋰離子電池具有較高的能量密度;

  3)化學(xué)反應(yīng)過程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要好,使得鋰離子電池具有長循環(huán)壽命;

  4)電導(dǎo)率要高,使得鋰離子電池具有良好的充放電倍率性能;

  5)化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性要好,不易分解和發(fā)熱,使得鋰離子電池具有良好的安全性;

  6)價格便宜,使得鋰電池的成本足夠低;

  7)制造工藝相對簡單,便于大規(guī)模生產(chǎn);

  8)對環(huán)境的污染低,易于回收利用。

  鋰電池的能量密度、充放電倍率、安全性等一些關(guān)鍵指標(biāo),主要受制于正極材料。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。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渡金屬氧化物,是鋰離子電池的重要成分之一。

  鋰電池負(fù)極材料的選擇應(yīng)主要考慮以下幾個條件

  1)應(yīng)為層狀或隧道結(jié)構(gòu),以利于鋰離子的脫嵌;

  2)在鋰離子脫嵌時無結(jié)構(gòu)上的變化,具有良好的充放電可逆性和循環(huán)壽命;

  3)鋰離子在其中應(yīng)盡可能多的嵌入和脫出,以使電極具有較高的可逆容量;

  4)氧化還原反應(yīng)的電位要低,與正極材料配合,使鋰電池具有較高的輸出電壓;

  5)首次不可逆放電比容量較??;

  6)與電解質(zhì)溶劑相容性好;

  7)資源豐富、價格低廉;

  8)安全性好;

  9)環(huán)境友好。

  鋰電池主要負(fù)極材料有錫基材料、鋰基材料、鈦酸鋰、碳納米材料、石墨烯材料等。負(fù)極材料是鋰電池儲存鋰的主體,使鋰離子在充放電過程中嵌入與脫出。負(fù)極是電池放電時流出電子的一極,負(fù)極材料主要影響鋰電池的首次效率、循環(huán)性能等,負(fù)極材料的性能也直接影響鋰電池的性能,負(fù)極材料占鋰電池總成本5~15%左右。

  綜上所述,近年來鋰電池中正負(fù)極活性材料的研究和開發(fā)應(yīng)用,在國際上相當(dāng)活躍,并已取得很大進(jìn)展。材料的晶體結(jié)構(gòu)規(guī)整,充放電過程中結(jié)構(gòu)不發(fā)生不可逆變化是獲得比容量高,循環(huán)壽命長的鋰離子電池的關(guān)鍵。

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