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锂离子电池行业常见的正负极材料有哪些



  锂离子电池行业常见的正负极材料有哪些?锂离子电池的主要构成材料包括电解液、隔离材料、正负极材料等。正极材料和负极材料是决定锂离子电池性能的关键材料之一,也是目前商业化锂离子电池中主要的锂离子来源,其性能和价袼对锂离子电池的影响较大。

  随着锂离子电池的不断发展,应用领域也在逐渐的扩大,其在正极材料的使用方面已经由单一化向多元化的方向转变,其中包括:橄榄石型磷酸亚铁锂、层状钴酸锂、尖晶石型锰酸锂等等,实现多种材料的并存。在锂电池正极材料当中,最常用的材料有钴酸锂,锰酸锂,磷酸铁锂和三元材料(镍钴锰的聚合物)。

  作为正极材料,被应用的时间最早,并且直至目前仍然属于消费电子产品中居于主流的正极材料。钴酸锂与其他正极材料相比较能够看出,其工作过程中电压较高,充电或者放电时电压运行较为平稳,能够符合大电流的要求,具有较强的循环性能,电导效率较高,材料以及锂电池等工艺较为稳定。

  具有较为显著的三元协同效应,其与钴酸锂相比较能够看出,在热稳定性方面存在较大的优势,并且生产成本较为低廉,能够成为钴酸锂最佳代替材料。但是其密度较低、循环性能方面也有待提高。对此,可以采用改进合成工艺以及离子掺杂等进行调整。

  在充电和放电方面具有良好的循环性能以及热稳定性,在使用过程中具有较强的安全保障,并且该材料绿色环保,不会对环境造成严重的损害,同时价格也较为低廉,被我国电池工业认为是进行大型电池模块生产的最佳材料。

  在应用中具有较强的安全性以及抗过充性,由于我国锰资源较为丰富,因此价格较为低廉,对环境的污染较小,无毒无害,工业制备操作较为简便。但是其在充电或者放电过程中,由于尖晶石结构不稳定,容易产生Jahn-Teller效应,再加上高温状态下锰的溶解,容易缩减锂电池容量,因此其应用也受到了较大的限制。

  在锂离子电池材料中,负极材料属于重要的组成部分,能够对整体锂电池的性能产生较大影响。目前,负极材料主要被划分为两个类别,一种为商业化应用的碳材料,例如天然石墨、软碳等,另一类为正处于研发状态,但是市场前景一片大好的非碳负极材料,例如硅基材料、合金材料、锡金材料等等。

  锂离子电池的负极是由负极活性物质碳材料或非碳材料、粘合剂和添加剂混合制成糊状胶合剂均匀涂抹在铜箔两侧,经干燥、滚压而成。负极材料是锂离子电池储存锂的主体,使锂离子在充放电过程中嵌入与脱出。锂电池充电时,正极中锂原子电离成锂离子和电子,并且锂离子向负极运动与电子合成锂原子。放电时,锂原子从石墨晶体内负极表面电离成锂离子和电子,并在正极处合成锂原子。

  此种类型的材料无论是能量密度、循环能力,还是成本投入等方面,其都处于表现均衡的负极材料,同时也是促进锂离子电池诞生的主要材料,碳材料可以被划分为两大类别,即石墨化碳材料以及硬碳。其中,前者主要包括人造石墨以及天然石墨。

  天然石墨也具有诸多优势,其结晶度较高、可嵌入的位置较多,并且价格较低,是较为理想的锂离子电池材料。但其也存在一定的弊端,例如在与电解液反应时,相容性较差,在进行粉碎时表面存在诸多缺陷等,这都将对其充电或放电的性能产生较大的不利影响。

  从技术角度来看,未来锂离子电池负极材料将会呈现出多样性的特点。正极材料是决定锂离子电池性能的关键材料之一,正极材料一直是锂电池核心,它的选择直接决定了电池性能的高低。正极材料的选择主要是,可逆脱锂和嵌锂的过渡金属氧化物,是锂电池的重要成分之一。

  目前商业化的锂离子电池负极材料大多采用各种嵌锂碳材料,碳材料存在一些致命的缺陷,如材料制备方法较复杂;在循环过程中易形成表面钝化膜,导致容量损失;同时易洗出锂枝晶使电池短路,从而引发安全问题等。同碳负

  锂电池的应用广泛,从民用的数码、通信产品到工业设备到特种设备等都在批量使用,不同产品需要不同的电压和容量,因此锂离子电池串联和并联使用情况很多,锂电池通过加装保护电路、外壳、输出而形成的应用电池称为P