鉅大LARGE | 點擊量:1533次 | 2020年10月07日
鋰離子電池材料的選擇有什么要求
一、負極資料的選擇要術(shù):
自從鋰離子電池誕生以來,研討的有關(guān)負極資料首要有以下幾種:石墨化炭資料、無定形炭資料、氮化物、硅基資料、錫基資料、新式合金、納米氧化物和其化資料。作為鋰離子電池負極資料,要求有以下功用:
1、鋰離子在負極基體中的刺進氧化康復(fù)電位盡可能低,接近金屬鋰的電位,從而使電池的輸出電壓高;
2、在基體中許多的鋰能夠發(fā)作可逆刺進和脫插應(yīng)可逆,以和到高容量密度,即可逆的X值盡可能大;
3、在整個刺進/脫插過程中,鋰的刺進和脫插應(yīng)可逆,且主體結(jié)構(gòu)沒有或很少發(fā)作改動,這樣可保證出色的循環(huán)功用;
4、氧化康復(fù)電位隨X的改動應(yīng)該盡可能小,這要電池的電壓不會發(fā)作顯著改動,可堅持較平穩(wěn)的充電和放電;
5、刺進化合物應(yīng)有較好的電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率,這樣可削減極化,并能進行大電流充放電;
6、主體資料具有出色的外表結(jié)構(gòu),能夠一液體電解質(zhì)構(gòu)成出色的SEI膜:
7、刺進化合物在整個電壓規(guī)模內(nèi)具有出色的化學(xué)安穩(wěn)性,在構(gòu)成SEI膜后不與電解質(zhì)等發(fā)作反響;
8、鋰離子在主休材猜中有較大的擴散系數(shù),便于快速充放電;
9、從有用角度而言,主體資料應(yīng)該廉價,對環(huán)境無污染等。
二、正極資料的選擇要求
鋰離子電池正極資料一般為嵌入化合物,作為理想的正極資料,鋰嵌入化合物應(yīng)具有以下功用;
1、金屬離子Mn+1在嵌入化合物LixMyXz中應(yīng)有較高的氧化康復(fù)電位,從而使電池的輸出電壓高;
2、在嵌入化合物LixMyXz中許多的鋰能夠發(fā)作可逆嵌和脫嵌,以得到高容量,即X值盡可能大;
3、在整過嵌入/脫嵌過程中,鋰的嵌入和脫嵌應(yīng)可逆,且主體結(jié)構(gòu)沒有或很少發(fā)作改動,這要能夠保證出色的循環(huán)功用;
4、氧化康復(fù)電位隨X的改動應(yīng)該盡可能小,這要電池的電壓不會發(fā)作顯著改動,可堅持較平穩(wěn)的充電和放電;
5、嵌入化合物應(yīng)有較好的電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率,這樣可削減極化,并能進行大電流充放電;
6、刺進化合物在整個電壓規(guī)模內(nèi)應(yīng)化學(xué)安穩(wěn)性好,不與電解質(zhì)等發(fā)作反響;
7、鋰離子在電極材猜中有較大的擴散系數(shù),便于快速充放電;
8、從有用角度而言,嵌入化合物應(yīng)該廉價,對環(huán)境無污染等。
作為鋰離子正極資料的氧化物,常見的有氧化鈷鋰、氧化鎳鋰、氧化錳鋰和釩的氧化物,其它正極資料如鐵的氧化物、其它金屬的氧化物、5V正極資料以及多陰離子正極資料(現(xiàn)在研討的首要為磷酸亞鐵鋰:LiFePO4)等也進行了研討。在這幾種正極資料的原材猜中,鈷最貴,其次為鎳,最廉價的為錳和釩,因而正極資料的價格基本上也與該行情一致。這種在極資料的結(jié)構(gòu)首要是層狀結(jié)構(gòu)和尖晶石結(jié)構(gòu)。http://www.dghoppt.cn/
三、電解質(zhì)的選擇要求
現(xiàn)在運用和研討的電解質(zhì)包含液體電解質(zhì)、全固態(tài)電解質(zhì)和凝膠型聚合物電解質(zhì)。
液體電解質(zhì)
用于鋰離子電池系統(tǒng)的有機電解質(zhì),首要應(yīng)該滿足下述條件:
1,鋰離子電導(dǎo)率高,在較寬的溫度規(guī)模內(nèi)電志率在3*10-3----2810-2S/cm;
2,熱安穩(wěn)性好,在較寬的規(guī)模內(nèi)不發(fā)作分解反響;
3,電化學(xué)窗口寬,即在較寬的電壓規(guī)模內(nèi)安穩(wěn),有關(guān)鋰離子電池而言,要安穩(wěn)到4.5V;
4,化學(xué)安穩(wěn)性高,即與電池系統(tǒng)的電極資料如正極、負極、集電體、聖膜、黏合劑等基本上不發(fā)作反響;
5,在較寬的溫度規(guī)模內(nèi)為液體,一般期望該規(guī)模為-40---700C;
6,對離鋰子具有較好的溶劑化功用;
7,沒有毒性,蒸氣壓低,運用安全;
8,盡量能促進電極可逆反響的進行;
9,有關(guān)產(chǎn)品鋰離子電池,制備簡略,成本低也是一個重要的考濾要素。
在上述要素中最重要的是安全性、長時間安穩(wěn)性和反響速率。有機電解溶液有機溶劑和電解質(zhì)鋰鹽兩部分組成。因而這些影響要素應(yīng)該從三信方面來查詢;有機溶濟、電解質(zhì)鋰鹽及戎其組成的電解液。
有關(guān)有機溶劑而言,首要是查詢閃點、揮發(fā)性、毒性和電池在亂用狀況下同其他電池資料的反響等問題。同于鋰離子電池具有較高電壓(一般為4-4.5V),還要求電解溶液應(yīng)該具有滿足的氧化安穩(wěn)性。有關(guān)安穩(wěn)性而言,首要是不與電池的活性電極資料發(fā)作反響,或許能在電極外表反響構(gòu)成一個離了通過性非常好的膜,這就要求離子具有較高的淌度并且能發(fā)作配位用途構(gòu)成溶劑絡(luò)合物,從而使鋰離子的遷移數(shù)小于0.5,因而,下降鋰離了的極化效應(yīng)對鋰離子遷移數(shù)的影響以及進步電解液的導(dǎo)電性是選擇溶劑的一個重要規(guī)范。
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