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锂电池正极材料有哪些要求?

锂电池正极材料有哪些要求?

来源:
2021/05/07 10:29
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【摘要】:

  正极材料的分类和要求。锂电池正极材料是锂电池工业中最重要的组成部分。根据锂电池的成本比,正极材料占锂电池总成本的25%~28%。负极材料是新能源汽车锂电池的核心材料之一,对新能源汽车的最终性能起着至关重要的作用。

  负极材料是锂电池充电过程中锂离子和电子的载体,具有储能和释放能量的作用。正极材料约占电池成本的5%-15%,是锂电池的重要原料之一。

  锂电池正极材料应满足以下要求

  ●插入负极基体的锂离子的氧化还原电位尽可能低,接近金属锂离子的氧化还原电位,使电池的输入电压高;

  ●可在基体中可逆地插入和拔出大量锂,获得高容量;

  ●在插入/脱包过程中,负极的主体结构变化不大;

  ●锂的插入和释放时的氧化还原电位变化应尽可能小,使电池电压变化不明显,能保持稳定的充放电;

  ●所插入的化合物应具有良好的电导率和离子导电性,以减少极化,并能进行大电流充放电;

  ●主要材料具有良好的表面结构,能与液体电解质形成良好的SEI;

  ●所插入的化合物在整个电压范围内具有良好的化学稳定性,SEI形成后不会与电解质发生反应;

  ●锂离子在重要材料中有较大的扩散系数,易于快速充放电;

  ●从实用角度看,锂电池正极材料应具有更好的经济和环境友好性。

  锂电池正极材料的类型

  锂电池的正极由碳或非碳材料、粘合剂和添加剂制成,用膏状粘合剂均匀涂覆在铜箔的两面。负极材料是锂电池的主体,能够在充放电过程中嵌入和释放锂离子。阳极材料分为碳阳极和非碳阳极。从技术角度来看,未来锂电池的正极材料将会多样化。随着科学技术的发展,锂电池正极材料已经从单一人造石墨发展到天然石墨、中间相碳微球、人造石墨、软碳/硬碳、非晶态碳、钛酸锂、硅碳合金等负极材料。

  锂电池负极材料可分为6类:碳负极材料、合金负极材料、锡基负极材料、过渡金属氮化锂负极材料、纳米级材料、纳米级负极材料。

  一是碳纳米材料的正极材料:目前用于锂电池的正极材料基本上都是碳材料,如人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、石油焦、碳纤维、热解树脂碳等。

  第二类是类合金阳极材料,包括锡基合金、硅基合金、德基合金、铝基合金、锑基合金、镁基合金和其他目前市场上没有的合金。

  三是锡基负极材料:锡基负极材料可分为锡基氧化物和锡基复合氧化物。氧化物是各种价态金属锡的氧化物。没有商业产品。

  第四种是锂过渡金属氮化物正极材料,目前尚未上市。

  五是纳米材料:碳纳米管、纳米合金材料。

  第六纳米正极材料:纳米氧化物材料

  锂电池正极材料的分类

  锂电池负极材料有两种:碳材料和非碳材料。碳负极材料分为天然石墨负极、人造石墨负极,mesophase-carbon微球(MCMB),软碳(如可口可乐)负电极,硬碳负电极,碳纳米管,石墨烯,碳纤,etc.Other非碳负极材料主要分为硅及其复合材料,氮化硅阳极,锡的基础材料,钛酸锂,合金材料等。

  阴极材料的发展具有比容量大、充放电效率高、循环效率高的特点

 

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