鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:314次 | 2023年11月14日
淺析鋰電池電極材料的選擇
詳細(xì)分析了鋰離子電池電極材料的選擇
鋰離子電池在使用過程中可以充電,屬于二次可充電電池的一種。其重要工作原理是鋰離子在正負(fù)電極之間的反復(fù)運(yùn)動。無論電池的形狀如何,其重要成分是電解質(zhì)、正極、負(fù)極和膜。目前,國際鋰離子電池的生產(chǎn)重要集中在我國、日本和韓國,重要用于手機(jī)和電腦的鋰離子應(yīng)用市場。隨著鋰離子電池的不斷發(fā)展,其應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸擴(kuò)大,陰極材料的使用也由單一向多樣化轉(zhuǎn)變,包括:橄欖石磷酸亞鐵鋰、層狀鋰鈷酸鋰、尖晶石錳酸鋰等,實(shí)現(xiàn)了多種材料的共存。
從技術(shù)的發(fā)展可以看出,未來會有更多新的陰極材料被生產(chǎn)出來。電力電池正極材料對成本、安全性能、循環(huán)容量和能量密度都有嚴(yán)格的要求。在應(yīng)用材料領(lǐng)域,氧化鋰鈷因其成本高、安全性低,通常適用于普通消費(fèi)電池的特定用途,難以滿足動力鋰電池的相關(guān)要求。以上所列的其他材料已被充分利用在目前的動力鋰電池中。在鋰離子電池材料中,負(fù)極材料是一個重要的組成部分,它對整個電池的性能有很大的影響。目前,陽極材料重要分為兩大類:一類是商業(yè)應(yīng)用的碳材料,如天然石墨和軟碳;另一類是非碳陽極材料,如硅基材料、合金材料、錫金材料等。
1碳負(fù)極材料:碳負(fù)極材料是一種能量密度、循環(huán)容量、成本投入均衡的負(fù)極材料,也是促進(jìn)鋰離子電池誕生的重要材料。碳材料可分為兩類,即石墨化碳材料和硬碳材料。其中,前者重要包括人造石墨和天然石墨。人造石墨的形成過程如下:軟碳材料經(jīng)過2500℃以上的石墨化處理后,MCMB是一種常用的人造石墨,具有球形結(jié)構(gòu)和光滑的表面紋理,直徑約5-40nm。由于表面光滑度的影響,電極表面與電解質(zhì)之間的反應(yīng)概率降低,從而降低了不可逆容量。同時,球形結(jié)構(gòu)可以方便鋰離子在任何方向的嵌入和噴射,可以促進(jìn)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。天然石墨也有許多優(yōu)點(diǎn),如結(jié)晶度高,可嵌入位置多,價格低廉,是鋰離子電池的理想材料。但也存在一些缺點(diǎn),如與電解液反應(yīng)的相容性差,破碎過程中表面缺陷較多,對充放電性能有很大的負(fù)面影響。
此外,硬碳的形成過程如下:在2500℃下難以石墨化的碳材料重要是高分子化合物的熱解碳。從高倍顯微鏡下可以看到,它們是由許多納米晶顆粒組成的,整體呈花簇狀,如圖1所示。表面含有大量納米醇的非晶區(qū),其容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于石墨的標(biāo)準(zhǔn)容量,對循環(huán)能力有很大的負(fù)面影響。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
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