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    鋰電池的正負極材料選擇考慮因素有哪些

    來源:存能電氣  日期:2019-07-09 09:03  瀏覽量:

      鋰電池的正負極材料選擇考慮因素有哪些?相對來講,鋰電池的正、負極材料對電池性能的影響比較大,是大家比較關心的方面。近年來鋰電池的發展速度很是迅猛,正極材料、負極材料、隔膜和電解液等組成了鋰電池的主要部分,其中正極材料在鋰電池的總成本中占據40%以上的比例。鋰離子電池的正負極材料的選擇是否會影響安全性么?

    鋰電池正負極材料.jpg

      鋰電池正極材料的選擇主要基于以下幾個因素考慮

      1)具有較高的氧化還原反應電位,使鋰離子電池達到較高的輸出電壓;

      2)鋰元素含量高,材料堆積密度高,使得鋰離子電池具有較高的能量密度;

      3)化學反應過程中的結構穩定性要好,使得鋰離子電池具有長循環壽命;

      4)電導率要高,使得鋰離子電池具有良好的充放電倍率性能;

      5)化學穩定性和熱穩定性要好,不易分解和發熱,使得鋰離子電池具有良好的安全性;

      6)價格便宜,使得鋰電池的成本足夠低;

      7)制造工藝相對簡單,便于大規模生產;

      8)對環境的污染低,易于回收利用。

      鋰電池的能量密度、充放電倍率、安全性等一些關鍵指標,主要受制于正極材料。在正極材料當中,最常用的材料有鈷酸鋰,錳酸鋰,磷酸鐵鋰和三元材料。正極材料一直是鋰電池核心,它的選擇直接決定了電池性能的高低。正極材料的選擇主要是,可逆脫鋰和嵌鋰的過渡金屬氧化物,是鋰離子電池的重要成分之一。

      鋰電池負極材料的選擇應主要考慮以下幾個條件

      1)應為層狀或隧道結構,以利于鋰離子的脫嵌;

      2)在鋰離子脫嵌時無結構上的變化,具有良好的充放電可逆性和循環壽命;

      3)鋰離子在其中應盡可能多的嵌入和脫出,以使電極具有較高的可逆容量;

      4)氧化還原反應的電位要低,與正極材料配合,使鋰電池具有較高的輸出電壓;

      5)首次不可逆放電比容量較??;

      6)與電解質溶劑相容性好;

      7)資源豐富、價格低廉;

      8)安全性好;

      9)環境友好。

      鋰電池主要負極材料有錫基材料、鋰基材料、鈦酸鋰、碳納米材料、石墨烯材料等。負極材料是鋰電池儲存鋰的主體,使鋰離子在充放電過程中嵌入與脫出。負極是電池放電時流出電子的一極,負極材料主要影響鋰電池的首次效率、循環性能等,負極材料的性能也直接影響鋰電池的性能,負極材料占鋰電池總成本5~15%左右。

      綜上所述,近年來鋰電池中正負極活性材料的研究和開發應用,在國際上相當活躍,并已取得很大進展。材料的晶體結構規整,充放電過程中結構不發生不可逆變化是獲得比容量高,循環壽命長的鋰離子電池的關鍵。

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