鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1525次 | 2021年02月21日
鋰離子電池的正負(fù)極材料差別是什么
負(fù)極重要是用的石墨,是C的一種,正極使用的過(guò)度金屬的氧化物,如鈷酸鋰或者是錳酸鋰,磷酸鐵鋰等。
正極的電位高于負(fù)極,兩者的電勢(shì)差構(gòu)成了電池的電壓。
鋰離子電池正極材料
正極材料是決定鋰離子電池性能的關(guān)鍵材料之一,也是目前商業(yè)化鋰離子電池中重要的鋰離子來(lái)源,其性能和價(jià)袼對(duì)鋰離子電池的影響較大。目前研制成功并得到應(yīng)用的正極材料重要有鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元材料鎳鈷錳酸鋰(NCM)和鎳鈷鋁酸鋰(NCA)等。
1、鈷酸鋰
鈷酸鋰由于具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單和電化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì),所以最先實(shí)現(xiàn)商品化。同時(shí)由于鈷酸鋰具有工作電壓高、充放電電壓平穩(wěn),適合大電流充放電,比能量高、循環(huán)性能好等優(yōu)點(diǎn),在要小型充電電池的領(lǐng)域中具有重要應(yīng)用。鈷酸鋰正極材料的缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴,實(shí)際比容量?jī)H為其理論容量的274mAh/g的50%左右;鈷酸鋰的循環(huán)壽命已達(dá)到1000次,但仍有待于進(jìn)一步提高;此外鈷酸鋰的抗過(guò)充電性能較差,在較高充電電壓下比容量迅速降低。
2、三元材料
近幾年來(lái)層狀嵌鋰多元過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合型正極材料發(fā)展迅速,尤其是含有鈷鎳錳三種元素的新型過(guò)渡金屬嵌鋰氧化物復(fù)合材料。
3、錳酸鋰
與鈷酸鋰和鎳酸鋰相比,錳酸鋰具有安全性好、耐過(guò)充性好、原料錳的資源豐富、價(jià)格低廉及無(wú)毒性等優(yōu)點(diǎn),是很有發(fā)展前途的一種正極材料。層狀錳酸鋰用作鋰離子電池正極材料的缺點(diǎn)是雖然容量很高,但在高溫下不穩(wěn)定,而且在充放電過(guò)程中易向尖晶石結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,導(dǎo)致容量衰減過(guò)快。
4、磷酸鐵鋰
隨著動(dòng)力鋰電池的發(fā)展,國(guó)內(nèi)廠家大多傾向于采用磷酸鐵鋰材料。它是一類(lèi)新型的鋰離子電池用正極材料。該類(lèi)材料具有高的能量密度、低廉的價(jià)格、優(yōu)異的安全性等特點(diǎn),特別適用于動(dòng)力鋰電池。它的出現(xiàn)是鋰離子電池材料的一項(xiàng)重大突破,現(xiàn)已成為各國(guó)競(jìng)相研究的熱點(diǎn)。目前磷酸鐵鋰被認(rèn)為是最有發(fā)展前途的動(dòng)力鋰電池正極材料。由于磷酸鐵鋰生產(chǎn)技術(shù)門(mén)檻很高,大多數(shù)生產(chǎn)廠商在批量生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)品的穩(wěn)定性難以保證。它的缺點(diǎn)是電阻率較大,電極材料利用率低。因此研究工作重要集中在解決其導(dǎo)電率問(wèn)題上。此外磷酸鐵鋰的專(zhuān)利問(wèn)題也是其產(chǎn)業(yè)過(guò)程中的一個(gè)要解決的問(wèn)題。
鋰離子電池負(fù)極材料
鋰離子電池重要負(fù)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。鋰離子電池負(fù)極材料的能量密度是影響鋰離子電池能量密度的重要因素之一。
1、碳納米管
碳納米管是一種石墨化結(jié)構(gòu)的碳材料,自身具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能,同時(shí)由于其脫嵌鋰時(shí)深度小、行程短,作為負(fù)極材料在大倍率充放電時(shí)極化用途較小,可提高電池的大倍率充放電性能。
然而,碳納米管直接作為鋰離子電池負(fù)極材料時(shí),會(huì)存在不可逆容量高、電壓滯后及放電平臺(tái)不明顯等問(wèn)題。如Ng等采用簡(jiǎn)單的過(guò)濾制備了單壁碳納米管,將其直接作為負(fù)極材料,其首次放電容量為1700mAh/g,可逆容量?jī)H為400mAh/g。