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鋰離子電池的重要組成 鋰離子電池的重要分類

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:


(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


鉅大鋰電,22年專注鋰電池定制

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