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锂电池正极材料要满足什么要求?

2021-04-26 ryder

锂电池正极材料的分类和要求。锂电池正极材料是锂电池行业中最关键的一环。依据锂电池的成本比,阴极材料占锂电池总成本的25%~28%。负极材料是新能源汽车锂电池的核心材料之一,对新能源汽车的最终性能起着至关紧要的用途。


负极材料是锂电池充电过程中锂离子和电子的载体,具有储能和释放能量的用途。阴极材料约占电池成本的5%-15%,是锂电池的紧要原料之一。


锂电池正极材料。JPG


锂电池正极材料应满足以下要求


●锂离子插入负极基质的氧化还原电位尽可能低,接近金属锂离子的氧化还原电位,使电池的输入电压高;


●基质中大量的锂可以可逆性地插入和脱嵌以获得高容量;


●在插入/脱包埋过程中,负极主体结构变化不大;


●氧化还原电位随Li的插入和释放的变化应尽可能小,使电池电压变化不分明,能保持稳定的充放电;


●所插入的化合物应具有较好的导电性和离子导电性,以减少极化,并可进行大电流充放电;


●主材料具有良好的表面结构,能与液体电解质形成良好的SEI;


●所插入的化合物在整个电压范围内具有良好的化学稳定性,在SEI形成后不会与电解质发生反应;


●锂离子在紧要材料中具有较大的扩散系数,易于快速充放电;


●从实用角度出发,锂电池正极材料应具有更好的经济性和对环境的友好性。


锂电池正极材料类型


锂电池的负极是由碳材料或非碳材料、粘合剂和添加剂制成,是由平均地涂在铜箔两面的糊状粘合剂制成。负极材料是锂电池的主体,它使锂离子在充放电过程中嵌入并释放。阳极材料分为碳阳极和非碳阳极。从技术角度看,将来锂电池正极材料将呈现多样化的特点。随着科技的发展,锂电池正极材料已由单一的人工石墨发展为天然石墨、中间相碳微球、人工石墨、软碳/硬碳、无定形碳、钛酸锂、硅碳合金等负极材料。


锂电池负极材料可分为6类:碳负极材料、合金负极材料、锡基负极材料、过渡金属氮化锂负极材料、纳米级材料、纳米级负极材料。


一是碳纳米材料阴极材料:目前用于锂电池的阴极材料基本上是碳材料,如人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、石油焦、碳纤维、热解树脂碳等。


第二类是类合金负极材料,包括锡基合金、硅基合金、德国基合金、铝基合金、锑基合金、镁基合金和其他合金,这些材料目前尚未投入市场。


三是锡基阳极材料:锡基阳极材料可分为锡基氧化物和锡基复合氧化物。氧化物是各种价金属锡的氧化物。没有商业产品。


第四种是锂过渡金属氮化阴极材料,目前还没有商用。


五是纳米材料:碳纳米管、纳米合金材料。


第六纳米阴极材料:纳米氧化物材料


锂电池正极材料分类


锂电池负极材料分为两类:碳材料和非碳材料。碳负极材料又分为天然石墨负极、人工石墨负极、中间相碳微球(MCMB)、软碳(如焦炭)负极、硬碳负极、碳纳米管、石墨烯、碳纤维等。其他非碳负极材料紧要分为硅及其复合材料、氮化物负极、锡基材料、钛酸锂、合金材料等。


阴极材料的发展具有比容量大、充放电效率高、循环效率高等特点

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