鋰電池的正負極材料選擇考慮因素有哪些

來源：存能電氣  日期：2019-07-09 09:03  瀏覽量：次

　　鋰電池的正負極材料選擇考慮因素有哪些？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。近年來鋰電池的發展速度很是迅猛，正極材料、負極材料、隔膜和電解液等組成了鋰電池的主要部分，其中正極材料在鋰電池的總成本中占據40%以上的比例。鋰離子電池的正負極材料的選擇是否會影響安全性么？

　　鋰電池正極材料的選擇主要基于以下幾個因素考慮

　　1）具有較高的氧化還原反應電位，使鋰離子電池達到較高的輸出電壓；

　　2）鋰元素含量高，材料堆積密度高，使得鋰離子電池具有較高的能量密度；

　　3）化學反應過程中的結構穩定性要好，使得鋰離子電池具有長循環壽命；

　　4）電導率要高，使得鋰離子電池具有良好的充放電倍率性能；

　　5）化學穩定性和熱穩定性要好，不易分解和發熱，使得鋰離子電池具有良好的安全性；

　　6）價格便宜，使得鋰電池的成本足夠低；

　　7）制造工藝相對簡單，便于大規模生產；

　　8）對環境的污染低，易于回收利用。

　　鋰電池的能量密度、充放電倍率、安全性等一些關鍵指標，主要受制于正極材料。在正極材料當中，最常用的材料有鈷酸鋰，錳酸鋰，磷酸鐵鋰和三元材料。正極材料一直是鋰電池核心，它的選擇直接決定了電池性能的高低。正極材料的選擇主要是，可逆脫鋰和嵌鋰的過渡金屬氧化物，是鋰離子電池的重要成分之一。

　　鋰電池負極材料的選擇應主要考慮以下幾個條件

　　1）應為層狀或隧道結構，以利于鋰離子的脫嵌；

　　2）在鋰離子脫嵌時無結構上的變化，具有良好的充放電可逆性和循環壽命；

　　3）鋰離子在其中應盡可能多的嵌入和脫出，以使電極具有較高的可逆容量；

　　4）氧化還原反應的電位要低，與正極材料配合，使鋰電池具有較高的輸出電壓；

　　5）首次不可逆放電比容量較小；

　　6）與電解質溶劑相容性好；

　　7）資源豐富、價格低廉；

　　8）安全性好；

　　9）環境友好。

　　鋰電池主要負極材料有錫基材料、鋰基材料、鈦酸鋰、碳納米材料、石墨烯材料等。負極材料是鋰電池儲存鋰的主體，使鋰離子在充放電過程中嵌入與脫出。負極是電池放電時流出電子的一極，負極材料主要影響鋰電池的首次效率、循環性能等，負極材料的性能也直接影響鋰電池的性能，負極材料占鋰電池總成本5~15%左右。

　　綜上所述，近年來鋰電池中正負極活性材料的研究和開發應用，在國際上相當活躍，并已取得很大進展。材料的晶體結構規整，充放電過程中結構不發生不可逆變化是獲得比容量高，循環壽命長的鋰離子電池的關鍵。