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鋰離子電池主要原材料,鋰電池原材料的缺陷

來源:存能電氣  日期:2020-04-01 11:11  瀏覽量:

鋰離子電池主要原材料,鋰電池原材料的缺陷。鋰離子電池作為一種綠色新能源,在大力提倡環(huán)保的現(xiàn)今社會,具有非常廣闊的市場前景,而相比于其他電池的原材料及生產(chǎn)工藝,鋰離子電池的原材料更加多樣化,生產(chǎn)工藝更加復雜,品質(zhì)失效的風險加大,對其質(zhì)量也就要求的更高,因此對鋰離子電池原材料的質(zhì)量管理是非常有必要的。

在鋰離子電池電極與電解質(zhì)材料研究中,缺陷化學對于理解材料的物理化學性質(zhì),指導材料的理性設(shè)計與優(yōu)化方面具有重要意義,真實存在的材料包含多種缺陷,在一定程度上偏離了理想材料的對稱性和周期性。

鋰離子電池.jpg

鋰離子電池主要原材料

正極材料中最常用的材料有鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元材料。正極材料占有較大比例,因為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。

在負極材料當中,目前負極材料主要以天然石墨和人造石墨為主。正在探索的負極材料有氮化物、PAS、錫基氧化物、錫合金、納米負極材料,以及其他的一些金屬間化合物等。負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)。

鋰離子電池隔膜性能的優(yōu)劣決定電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻,進而影響電池的容量、循環(huán)性能、隔膜具有良好的隔極組織性、離子穿透性、親液性、耐氧化性等。

鋰離子電池電解液材料重點在于高安全性、高環(huán)境適應(yīng)性,主要發(fā)展將集中在:新型溶劑、離子液體、新型鋰鹽、添加劑等方面,與新型正、負極材料相匹配,提高安全性、功率和容量,最終安全方便地應(yīng)用于電動車、儲能、航天以及更廣泛的領(lǐng)域。

粘結(jié)劑是鋰離子電池極片的重要組成材料之一,是將電極片中活性物質(zhì)和導電劑粘附在電極集流體上的高分子化合物,具有增強活性材料、導電劑和集流體間接觸性以及穩(wěn)定極片結(jié)構(gòu)的作用,是鋰離子電池材料中技術(shù)含量較高的附加材料。

鋰電池原材料的缺陷

①正極材料應(yīng)有較高的氧化還原電位,從而使鋰電池有較高的輸出電壓;

②三元鋰:安全性能差、耐高溫性能差、使用壽命短、大功率放電差、元素有毒(三元鋰電池大功率充放電后溫度急劇升高,高溫后開釋氧氣極易燃燒)。

③錳酸鋰:耐高溫性差,錳酸鋰長時間使用后溫度急劇升高,電池壽數(shù)衰減速度加快。

④鋰電池原材料基本都存在安全性差,都有發(fā)生爆炸的危險的可能。

⑤鈷酸鋰的鋰電池不能大功率的放電,價格高,安全性較差。

理解材料的缺陷,通過調(diào)控材料的缺陷,從而有目的的改善材料中離子的輸運、儲存、穩(wěn)定性和反應(yīng)性。同時對材料缺陷結(jié)構(gòu)的分析以及建立與之對應(yīng)的物理、化學及電化學特性之間的構(gòu)效關(guān)系,是實現(xiàn)材料理性設(shè)計的核心之一。

無論是工業(yè)界還是學術(shù)界針對鋰電池技術(shù)安全問題從材料、電極、電芯、模組、電源管理、熱管理、系統(tǒng)設(shè)計等各個層面采取了多種改進措施,雖取得一定進展,但還是未達到理想效果,其安全性問題依然十分突出。因此,如何突破這一技術(shù)瓶頸,滿足高安全性電池技術(shù)的需要,發(fā)展出不易燃、易爆的鋰電池,十分必要和迫切。

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