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鋰離子電池正極材料的工作原理以及影響正極材料的因素解析

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:3109次  |  2021年07月27日  

鋰離子電池的正極材料通常由鋰的活性化合物組成,負(fù)極則是特殊分子結(jié)構(gòu)的碳,常見的正極材料緊要成分為LiCoO2,充電時(shí),在電極兩極的電勢迫使正極的化合物釋出鋰離子,嵌入負(fù)極分子排列呈片層結(jié)構(gòu)的碳中,放電時(shí)鋰離子則從片層結(jié)構(gòu)的碳中析出,重新和正極的化合物結(jié)合,鋰離子的移動(dòng)出現(xiàn)了電流。


影響鋰離子電池正極材料的因素


1、結(jié)晶度


晶體結(jié)構(gòu)發(fā)育好,則結(jié)晶度高,有利于Li+擴(kuò)散,材料的電化學(xué)能好;反之,則電化學(xué)性能差。


2、合成時(shí)間及合成溫度

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充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

合成時(shí)間影響結(jié)晶度的發(fā)育及反應(yīng)的程度。合成時(shí)間短,反應(yīng)不完全,結(jié)晶度發(fā)育不好,有雜質(zhì)相存在;時(shí)間過長,制備的晶型結(jié)構(gòu)可能發(fā)生很大的變化。


合成溫度影響材料的性能、結(jié)構(gòu)及反應(yīng)程度。低溫合成雖可獲得顆粒較小,比表面積大,但同時(shí)反應(yīng)時(shí)間過長,結(jié)晶性能差,反應(yīng)不完全,雜質(zhì)相多,材料電化學(xué)性能不好;高溫合成反應(yīng)時(shí)間短,結(jié)晶性能較好,反應(yīng)完全,但材料顆粒尺寸較大,比表面積較小,材料電化學(xué)能性能差。


3、粒度


粒度影響材料的比表面積。粒徑過大,比表面積較小,粒體的吸附性相對較差,正極活性材料可能會(huì)脫離基體,游離在電解質(zhì)中,一旦和負(fù)極材料接觸,造成局部電池短路。


粒徑過小,比表面積過大,粉體極易團(tuán)聚,難以在有機(jī)溶劑中分散開,電極片活性物質(zhì)分布不平均,電池性能不降;同時(shí)粒體過細(xì),易引起表面缺陷,誘發(fā)電池極化,降低正極的電化學(xué)能。

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