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鋰電池正負極材料是什么?鋰電池正負極的原理

鉅大LARGE  |  點擊量:2698次  |  2019年10月10日  

摘要
鋰電池正負極材料是什么?鋰電池正負極的原理。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。那么,當前市場上都有哪些常見的正負極材料呢

鋰電池正負極材料是什么?鋰電池正負極的原理。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。那么,當前市場上都有哪些常見的正負極材料呢?鋰電池正負極材料的原理是什么呢?本文鋰電池廠家就跟大家講解一下鋰電池正負極的知識。


鋰電池正負極材料是什么?


鋰電池的主要構成材料包括電解液、隔離材料、正負極材料等。正極材料是決定鋰電池性能的關鍵材料之一,也是目前商業化鋰離子電池中主要的鋰離子來源,其性能和價袼對鋰離子電池的影響較大。


鋰離子電池負極材料為碳素材料,鋰離子電池正極材料是含鋰的化合物,沒有金屬鋰存在,只有鋰離子,這就是鋰離子電池。鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極材料電池的總稱。鋰離子電池的充放電過程,就是鋰離子的嵌入和脫嵌過程。


鋰電池正極(陰極)二氧化錳是主要成分,用來產生充放電的化學反應、添加成分是為了提高鋰電池的性能。鋰電池負極(陽極)金屬鋰或其合金金屬為負極材料,這些東西涂在銅箔上、負極上發生的。在鋰電池正極材料當中,最常用的材料有鈷酸鋰,錳酸鋰,磷酸鐵鋰和三元材料(鎳鈷錳的聚合物)。


鋰電池負極材料的種類繁多,根據化學組成可以分為金屬類負極材料、無機非金屬類負極材料及金屬氧化物類負極材料。


(1)金屬類負極材料:這類材料多具有超高的嵌鋰容量。最早研究的負極材料是金屬鋰。由于電池的安全問題和循環性能不佳,金屬鋰作為負極材料并未得到廣泛應用。近年來,合金類負極材料得到了比較廣泛的研究,如錫基合金,鋁基合金、鎂基合金、銻基合等,是一個新的方向。


(2)無機非金屬類負極材料:用作鋰電池負極無機非金屬材料主要是碳材料、硅材料及其它非金屬復合材料。


(3)過渡金屬氧化物材料:這類材料一般具有結構穩定,循環壽命長等優點,如鋰過渡氧化物(鈦酸鋰等)、錫基復合氧化物等。


就當前的市場而言,在大規模商業化應用方面,負極材料仍然以碳材料為主,石墨類和非石墨類碳材料都有應用。在汽車及電動工具領域,鈦酸鋰作為負極材料也有一定的應用,主要是具有非常優異的循環壽命、安全性和倍率性能,但是會降低鋰電池的能量密度,因此不是市場主流。


鋰電池正負極材料的原理


1、正極構造


LiCoO2+導電劑+粘合劑(PVDF)+集流體(鋁箔)


2、負極構造


石墨+導電劑+增稠劑(CMC)+粘結劑(SBR)+集流體(銅箔)


常見的正極材料主要成分為LiCoO2,充電時,加在電池兩極的電勢迫使正極的化合物釋出鋰離子,嵌入負極分子排列呈片層結構的碳中.放電時,鋰離子則從片層結構的碳中析出,重新和正極的化合物結合。


總結:鋰電池的正極材料通常有鋰的活性化合物組成,負極材料則是特殊分子結構的碳。因此研究高能鋰電池的關鍵技術是采用在充放電過程中能可逆地嵌脫鋰離子的正、負極材料。


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