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锂离子电池正极,负极材料和电解液成分详解

2021-06-10 ryder

锂离子电池正极,负极材料和电解液成分详解。锂离子电池的主要构成材料包括电解液、隔膜材料、正负极材料等。锂离子电池是性能卓越的新一代绿色高能储能性电池,已成为高新技术发展的重点之一。随着我国经济的快速发展,对电池新材料需求的不断增加,这都将为锂离子电池材料带来新机遇。


  锂离子电池正极材料:


锂离子电池正极材料的性能笔直影响着锂电池的性能,其成本也笔直决定电池成本高低。目前研制成功并得到使用的正极材料主要有钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料镍钴锰酸锂(NCM)和镍钴铝酸锂(NCA)等。磷酸铁锂离子电池是目前广受关注的正极材料之一,理论比容量为170mAh/g,实际比容量可达150mAh/g以上。


锂离子电池对正极材料的基本要求:


第一,材料自身电位高,这样才能与负极材料之间形成较大的电位差,带来能量密度高的电芯设计;同时带电离子嵌入脱出对电极电位影响小,则充放电过程,不会有过大的电压波动,不会给系统内的其他电气带来不利影响。


第二,材料含锂量高且锂离子电池嵌入脱嵌可逆。这是高容量的前提。有些正极材料,理论容量很高,但是有一半的锂离子,第一次嵌入以后就失去了活性。这样的材料,是无法投入商用的。


第三,锂离子扩散系数大,锂离子在材料内部的移动更迅速,嵌入和脱嵌的能力强。是影响电芯内阻的因素,也是影响功率特性的因素。


第四,材料比表面积大,有大量的嵌锂位置。表面积大,锂离子的嵌入通道相对较短,则嵌入和脱嵌更容易。通道浅的同时,嵌锂位置还要充分。


第五,与电解液的相容性和热稳定性好,这点是出于安全性考虑。


第六,材料易得,且出产性能好。成本低,材料容易出产成电极,且电极结构稳定,是锂离子电池正极材料得到推广使用的有利条件。


锂离子电池负极材料:


锂离子电池负极材料主要影响锂离子电池的首次效率、循环性能等。按锂电池成本比例,负极材料占比锂离子电池总成本的25%~28%。随着技术的进步,目前的锂电池负极材料已经从单一的人造石墨发展到了天然石墨、中间相碳微球、人造石墨为主,软碳/硬碳、无定形碳、钛酸锂、硅碳合金等多种负极材料共存的局面。


  锂离子电池负极材料大体分为几种?


第一种是碳纳米级材料负极材料:目前已经实际用于锂电池的负极材料基本上都是碳素材料,如人工石墨、天然石墨、中间相碳微球、石油焦、碳纤维、热解树脂碳等。


第二种是合金类负极材料:包括锡基合金、硅基合金、锗基合金、铝基合金、锑基合金、镁基合金和其它合金,目前也没有商业化产品。


第三种是锡基负极材料:锡基负极材料可分为锡的氧化物和锡基复合氧化物两种。氧化物是指各种价态金属锡的氧化物。目前没有商业化产品。


第四种是含锂过渡金属氮化物负极材料,目前也没有商业化产品。


第五种是纳米级材料:纳米碳管、纳米合金材料。


第六种纳米负极材料:纳米氧化物材料。


  锂离子电池电解液:


锂离子电池电解液是电池中离子传输的载体。一般由锂盐和有机溶剂组成。电解液在锂离子电池正、负极之间起到传导离子的作用,是锂离子电池获得高电压、高比能等优势的保证。电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料,在一定条件下、按一定比例配制而成的。


锂离子电池电解液成分析析:


1.碳酸乙烯酯分子式:C3H4O3


2.碳酸丙烯酯分子式:C4H6O3


3.碳酸二乙酯分子式:CH3OCOOCH3


4.碳酸二甲酯分子式:C3H6O3


5.碳酸甲乙酯


6.六氟磷酸锂


以上就是小编对锂离子电池正极,负极材料和电解液成分详解,锂离子电池生加工主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液等构成,锂离子电池正极材料具有广阔的市场,前景十分乐观。电解液作为锂电池的紧要组成部分对提升锂电池的循环性能、能量密度,从而进一步提升电动车续航里程起着不可替代的作用。

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