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鋰電池負極材料有哪些,什么決定鋰電池負極材料性能?

來源:存能電氣  日期:2018-12-25 11:08  瀏覽量:

  鋰電池負極材料有哪些,什么決定鋰電池負極材料性能?雖然在鋰電池的整體材料構(gòu)成中,負極材料所占的比重相比較于正極材料要更小一些,但是負極材料的重要性卻一點也不比鋰電池正極材料小。

  鋰電池負極材料具有哪些特性?

  鋰電池的負極是由負極活性物質(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。鋰電池能否成功地制成,關(guān)鍵在于能否制備出可逆地脫/嵌鋰離子的負極材料。

負極材料.jpg

  負極材料有哪些種類?

  ▼碳負極材料

  在實際的應(yīng)用中,鋰電池的碳負極材料基本上是這幾種碳素材料:人工石墨、天然石墨、石油焦以及碳纖維等。

  ▼錫基負極材料

  錫基負極材料一般情況下可以分為兩種,一種是錫的氧化物,而另一種就是錫基復(fù)合氧化物了。錫的氧化物一般是指各種價態(tài)的金屬錫的氧化物。

  ▼含鋰過渡金屬氮化物負極材料

  這一種負極材料還處在研究階段,目前還沒有以其作為負極材料的商業(yè)化鋰電池產(chǎn)品出現(xiàn)。

  ▼合金類負極材料

  鋰電池合金類的負極材料,種類還是有很多的,其中包括有錫基合金、硅基合金、鋁基合金等眾多類型的合金,不過合金類的負極材料也還沒有形成大批量的規(guī)模生產(chǎn),還在進一步研發(fā)中。

  ▼納米級負極材料

  納米級的負極材料,能將更微小的其它材料添加到以前傳統(tǒng)的負極材料中,以此能極大的提高鋰電池的充放電量和充放電次數(shù)。

鋰電池材料3.jpg

  選擇負極材料的選用原則

  高能量比:相對于鋰電極的電極電位要更低;可逆性好:充放電反應(yīng)的可逆性好;兼容性好:與電解液和粘結(jié)劑的兼容性好;比表面積小:最好是小于10m2/g,真密度高:要大于2.0g/cm3;穩(wěn)定性好:鑲嵌鋰的過程中尺寸和機械穩(wěn)定性能好。

  在地球上的資源分布要豐富,這樣才能更降低企業(yè)制作鋰電池的成本。如果裸露于空氣中,也能確保材料穩(wěn)定、無毒副作用,不會對鋰電池的使用者造成威脅。

  決定鋰電池負極材料性能的因素

  ★電位要求

  要保證鋰電池兩極的輸出高電位,負極材料在充放電的過程中,鋰離子的插入和氧化還原電位要盡可能低,一定要接近于鋰金屬材料的常規(guī)電位值。

  ★儲鋰空間

  要想得到高容量密度的鋰電池,負極材料上的鋰離子要能夠盡可能多的插入和快速脫插,有更多的儲存鋰離子的空間。

  ★脫插過程

  負極材料中的鋰離子脫插過程需要是可逆的,在鋰離子整個脫插過程中,應(yīng)該可逆并且負極材料的主體結(jié)構(gòu)不能有大的體積變化,這樣才能保證鋰電池的使用壽命即循環(huán)充放電次數(shù)。

  鋰電池的負極材料的種類是多種多樣的,但最終能夠被選用成為批量生產(chǎn)的鋰電池的組成材料的卻還是少之又少。因為對于批量生產(chǎn)的鋰電池的負極材料所考慮的不僅是材料的性能,還需要考慮實際使用的安全性與環(huán)保性以及材料成本等多種因素。

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