鋰電池正負極材料是什么?鋰電池正負極的原理
來源:存能電氣 日期:2019-09-29 11:04 瀏覽量:次
鋰電池正負極材料是什么?鋰電池正負極的原理。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(guān)心的方面。那么,當前市場上都有哪些常見的正負極材料呢?鋰電池正負極材料的原理是什么呢?本文存能電氣鋰電池廠家就跟大家講解一下鋰電池正負極的知識。
鋰電池正負極材料是什么?
鋰電池的主要構(gòu)成材料包括電解液、隔離材料、正負極材料等。正極材料是決定鋰電池性能的關(guān)鍵材料之一,也是目前商業(yè)化鋰離子電池中主要的鋰離子來源,其性能和價袼對鋰離子電池的影響較大。
鋰離子電池負極材料為碳素材料,鋰離子電池正極材料是含鋰的化合物,沒有金屬鋰存在,只有鋰離子,這就是鋰離子電池。鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極材料電池的總稱。鋰離子電池的充放電過程,就是鋰離子的嵌入和脫嵌過程。
鋰電池正極(陰極)二氧化錳是主要成分,用來產(chǎn)生充放電的化學(xué)反應(yīng)、添加成分是為了提高鋰電池的性能。鋰電池負極(陽極)金屬鋰或其合金金屬為負極材料,這些東西涂在銅箔上、負極上發(fā)生的。在鋰電池正極材料當中,最常用的材料有鈷酸鋰,錳酸鋰,磷酸鐵鋰和三元材料(鎳鈷錳的聚合物)。
鋰電池負極材料的種類繁多,根據(jù)化學(xué)組成可以分為金屬類負極材料、無機非金屬類負極材料及金屬氧化物類負極材料。
(1)金屬類負極材料:這類材料多具有超高的嵌鋰容量。最早研究的負極材料是金屬鋰。由于電池的安全問題和循環(huán)性能不佳,金屬鋰作為負極材料并未得到廣泛應(yīng)用。近年來,合金類負極材料得到了比較廣泛的研究,如錫基合金,鋁基合金、鎂基合金、銻基合等,是一個新的方向。
(2)無機非金屬類負極材料:用作鋰電池負極無機非金屬材料主要是碳材料、硅材料及其它非金屬復(fù)合材料。
(3)過渡金屬氧化物材料:這類材料一般具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,循環(huán)壽命長等優(yōu)點,如鋰過渡氧化物(鈦酸鋰等)、錫基復(fù)合氧化物等。
就當前的市場而言,在大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用方面,負極材料仍然以碳材料為主,石墨類和非石墨類碳材料都有應(yīng)用。在汽車及電動工具領(lǐng)域,鈦酸鋰作為負極材料也有一定的應(yīng)用,主要是具有非常優(yōu)異的循環(huán)壽命、安全性和倍率性能,但是會降低鋰電池的能量密度,因此不是市場主流。
鋰電池正負極材料的原理
1、正極構(gòu)造
LiCoO2+導(dǎo)電劑+粘合劑(PVDF)+集流體(鋁箔)
2、負極構(gòu)造
石墨+導(dǎo)電劑+增稠劑(CMC)+粘結(jié)劑(SBR)+集流體(銅箔)
常見的正極材料主要成分為LiCoO2,充電時,加在電池兩極的電勢迫使正極的化合物釋出鋰離子,嵌入負極分子排列呈片層結(jié)構(gòu)的碳中.放電時,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。
總結(jié):鋰電池的正極材料通常有鋰的活性化合物組成,負極材料則是特殊分子結(jié)構(gòu)的碳。因此研究高能鋰電池的關(guān)鍵技術(shù)是采用在充放電過程中能可逆地嵌脫鋰離子的正、負極材料。
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