鋰離子電池行業常見的正負極材料有哪些?鋰離子電池的主要構成材料包括電解液、隔離材料、正負極材料等。正極材料和負極材料是決定鋰離子電池性能的關鍵材料之一,也是目前商業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。

鋰離子電池常見的正負極材料

鋰電池常見正極材料


隨著鋰離子電池的不斷發展,應用領域也在逐漸的擴大,其在正極材料的使用方面已經由單一化向多元化的方向轉變,其中包括:橄欖石型磷酸亞鐵鋰、層狀鈷酸鋰、尖晶石型錳酸鋰等等,實現多種材料的並存。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)。

1.鈷酸鋰

作為正極材料,被應用的時間最早,並且直至目前仍然屬於消費電子產品中居於主流的正極材料。鈷酸鋰與其他正極材料相比較能夠看出,其工作過程中電壓較高,充電或者放電時電壓運行較為平穩,能夠符合大電流的要求,具有較強的循環性能,電導效率較高,材料以及工藝較為穩定。

2.三元正極材料

具有較為顯著的三元協同效應,其與鈷酸鋰相比較能夠看出,在熱穩定性方面存在較大的優勢,並且生產成本較為低廉,能夠成為鈷酸鋰最佳代替材料。但是其密度較低、循環性能方面也有待提高。對此,可以採用改進合成工藝以及離子摻雜等進行調整。

3.磷酸亞鐵鋰

在充電和放電方面具有良好的循環性能以及熱穩定性,在使用過程中具有較強的安全保障,並且該材料綠色環保,不會對環境造成嚴重的損害,同時價格也較為低廉,被我國電池工業認為是進行大型電池模塊生產的最佳材料。

4.錳酸鋰

在應用中具有較強的安全性以及抗過充性,由於​​價格較為低廉,對環境的污染較小,無毒無害,工業製備操作較為簡便。但是其在充電或者放電過程中,由於尖晶石結構不穩定,容易產生Jahn-Teller效應,再加上高溫狀態下錳的溶解,容易縮減鋰電池容量,因此其應用也受到了較大的限制。



鋰離子電池常見負極材料有哪些?


在鋰離子電池材料中,負極材料屬於重要的組成部分,能夠對整體鋰電池的性能產生較大影響。目前,負極材料主要被劃分為兩個類別,一種為商業化應用的碳材料,例如天然石墨、軟碳等,另一類為正處於研發狀態,但是市場前景一片大好的非碳負極材料,例如矽基材料、合金材料、錫金材料等等。

鋰離子電池的負極是由負極活性物質碳材料或非碳材料、粘合劑和添加劑混合製成糊狀膠合劑均勻塗抹在銅箔兩側,經乾燥、滾壓而成。負極材料是鋰離子電池儲存鋰的主體,使鋰離子在充放電過程中嵌入與脫出。鋰電池充電時,正極中鋰原子電離成鋰離子和電子,並且鋰離子向負極運動與電子合成鋰原子。放電時,鋰原子從石墨晶體內負極表面電離成鋰離子和電子,並在正極處合成鋰原子。

●碳負極材料

此種類型的材料無論是能量密度、循環能力,還是成本投入等方面,其都處於表現均衡的負極材料,同時也是促進鋰離子電池誕生的主要材料,碳材料可以被劃分為兩大類別,即石墨化碳材料以及硬碳。其中,前者主要包括人造石墨以及天然石墨。

●天然石墨

天然石墨也具有諸多優勢,其結晶度較高、可嵌入的位置較多,並且價格較低,是較為理想的鋰離子電池材料。但其也存在一定的弊端,例如在與電解液反應時,相容性較差,在進行粉碎時表面存在諸多缺陷等,這都將對其充電或放電的性能產生較大的不利影響。

從技術角度來看,未來鋰離子電池負極材料將會呈現出多樣性的特點。正極材料是決定鋰離子電池性能的關鍵材料之一,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,是鋰電池的重要成分之一。