鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1072次 | 2020年10月09日
鋰離子電池的重要組成 鋰離子電池的重要分類
鋰離子電池的重要組成:
(1)正極活性物質(zhì)重要指鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰等,導(dǎo)電集流體一般使用厚度在10--20微米的鋁箔;
(2)隔膜一種特殊的塑料膜,可以讓鋰離子通過,但卻是電子的絕緣體,目前重要有PE和PP兩種及其組合。還有一類無機(jī)固體隔膜,如氧化鋁隔膜涂層就是一種無機(jī)固體隔膜,;
(3)負(fù)極活性物質(zhì)重要指石墨、鈦酸鋰、或近似石墨結(jié)構(gòu)的碳材料,導(dǎo)電集流體一般使用厚度在7-15微米的銅箔;
(4)電解液一般為有機(jī)體系,如溶解有六氟磷酸鋰的碳酸酯類溶劑,另有些聚合物電池使用凝膠狀電解液;
(5)電池外殼重要分為硬殼(鋼殼、鋁殼、鍍鎳鐵殼等)和軟包(鋁塑膜)兩種。
當(dāng)電池充電時(shí),鋰離子從正極中脫嵌,在負(fù)極中嵌入,放電時(shí)反之。這就要一個(gè)電極在組裝前處于嵌鋰狀態(tài),一般選擇相對(duì)鋰而言電位大于3V且在空氣中穩(wěn)定的嵌鋰過渡金屬氧化物做正極,如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4。
做為負(fù)極的材料則選擇電位盡可能接近鋰電位的可嵌入鋰化合物,如各種碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纖維、中間相小球碳素等和金屬氧化物,包括SnO、SnO2、錫復(fù)合氧化物SnBxPyOz(x=0.4~0.6,y=0.6~0.4,z=(2+3x+5y)/2)等。
電解質(zhì)采用LiPF6的乙烯碳酸脂(EC)、丙烯碳酸脂(PC)和低粘度二乙基碳酸脂(DEC)等烷基碳酸脂搭配的混合溶劑體系。
隔膜采用聚烯微多孔膜如PE、PP或它們復(fù)合膜,尤其是PP/PE/PP三層隔膜不僅熔點(diǎn)較低,而且具有較高的抗穿刺強(qiáng)度,起到了熱保險(xiǎn)用途。
鋰離子電池的重要分類
(一)、根據(jù)鋰離子電池所用電解質(zhì)材料不同,鋰離子電池可以分為液態(tài)鋰離子電池(lithiumionbattery,簡稱為LIB)和聚合物鋰離子電池(polymerlithiumionbattery,簡稱為LIP)兩大類。
(二)、按充電方式可分為:不可充電的及可充電的兩類。
(三)、鋰離子電池外型分:有方型鋰電(如常用的手機(jī)電池)和柱形(如18650、18500);
(四)、鋰離子電池外包材料分:鋁殼鋰離子電池,鋼殼鋰離子電池,軟包電池;
(五)、鋰離子電池從正負(fù)極材料(添加劑)分:鈷酸鋰(LiCoO2)電池、錳酸鋰(LiMn2O4),磷酸鐵鋰離子電池,一次性二氧化錳鋰離子電池
更多分類見下表所列:
分類方式
類別
特點(diǎn)/說明
按照電池外形
圓柱形鋰離子電池
目前重要為18650(直徑18mm,長度65mm)和26650(直徑26mm,長度65mm)兩種型號(hào),重要應(yīng)用于筆記本和電動(dòng)工具領(lǐng)域
方形鋰離子電池
種類較多,重要應(yīng)用于手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等領(lǐng)域
扣式鋰離子電池
可滿足計(jì)算機(jī)、攝像機(jī)等對(duì)高比容量和薄型化的要求
按使用溫度
高溫鋰離子電池
重要應(yīng)用于特種、航天等領(lǐng)域,民用領(lǐng)域重要是汽車的GPS領(lǐng)域
常溫鋰離子電池
目前商業(yè)化的鋰離子電池基本丟只能在-20~45℃范圍內(nèi)工作
按電解質(zhì)的狀態(tài)
液態(tài)鋰離子電池
電解質(zhì)為有機(jī)溶劑+鋰鹽
聚合物鋰離子電池
聚合物的基體重要為HFP-PVDF、PEO、PAN和PMMA等
全固態(tài)鋰離子電池
還處在實(shí)驗(yàn)階段
按外殼材質(zhì)
鋼殼鋰離子電池
密封性較好
鋁殼鋰離子電池
質(zhì)量輕
鋁塑膜鋰離子電池
電池生產(chǎn)工藝簡單,電池的質(zhì)量比能量高
按使用領(lǐng)域
手機(jī)鋰離子電池
目前市場容量大
數(shù)碼相機(jī)鋰離子電池
對(duì)電池低溫性能要求較高
筆記本電腦鋰離子電池
目前以圓柱形為主,隨著電腦薄型化的發(fā)展,近年來方形電池有取代圓柱形電池的趨勢
電動(dòng)汽車鋰離子電池
對(duì)電池的各型特性要求最高,目前比較熱
按正極材料分類
鈷酸鋰離子電池
應(yīng)用最廣,振實(shí)密度高,比能量高,電壓平臺(tái)穩(wěn),但是原來貴,對(duì)環(huán)境有污染,安全性差
錳酸鋰
三維隧道的結(jié)構(gòu),鋰離子可以可逆地從尖晶石晶格中脫嵌,不會(huì)引起結(jié)構(gòu)的塌陷,因而具有優(yōu)異的倍率性能和穩(wěn)定性。環(huán)境友好,但能量密度低、高溫性能大
磷酸鐵鋰離子電池
比表面積大,能量密度高,循環(huán)性能好,材料批量化生產(chǎn)很難達(dá)到較高的一致性,低溫放電性能不好
按負(fù)極材料分類
石墨
電導(dǎo)性好,結(jié)晶度高,具有良好的層狀結(jié)構(gòu)適合Li的脫嵌,容量在300mAh/g以上,充放電效率90%以上,良好的充放電平臺(tái)
軟碳
結(jié)晶度低,晶粒尺寸小,與電解液相容性好,輸出電壓低,無明顯充放電平臺(tái),不可逆容量較高,基本沒商業(yè)化
硬碳
Li嵌入不會(huì)引起膨脹,又良好的充放電循環(huán)性能,較高的比容量,可達(dá)到400mAh/g以上,并且低溫性能好,是理想的電動(dòng)汽車電池負(fù)極材料,日本已經(jīng)商業(yè)化
鈦酸鋰
零應(yīng)變材料,電位較高不會(huì)形成鋰枝晶,目前研究較熱,但由于脹氣問題至今未得到大規(guī)模應(yīng)用
硅基
超高的比容量,但由于粉化問題,無法真正使用,仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段