鋰電池負(fù)極材料需要滿足哪些要求？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-10-30 23:23
點(diǎn)擊量：次
鋰電池負(fù)極材料需滿足以下要求
●鋰離子在負(fù)極基體中的插入氧化還原電位盡可能低，接近金屬鋰的電位，從而使電池的輸入電壓高；
●在基體中大量的鋰能夠發(fā)生可逆插入和脫嵌以得到高容量；
●在插入/脫嵌過程中，負(fù)極主體結(jié)構(gòu)沒有或很少發(fā)生變化；
●氧化還原電位隨Li的插入脫出變化應(yīng)該盡可能少，這樣電池的電壓不會(huì)發(fā)生顯著變化，可保持較平穩(wěn)的充電和放電；
●插入化合物應(yīng)有較好的的電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率，這樣可以減少極化并能進(jìn)行大電流充放電；
●主體材料具有良好的表面結(jié)構(gòu)，能夠與液體電解質(zhì)形成良好的SEI；
●插入化合物在整個(gè)電壓范圍內(nèi)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，在形成SEI后不與電解質(zhì)等發(fā)生反應(yīng)；
●鋰離子在主體材料中有較大的擴(kuò)散系數(shù)，便于快速充放電；
●從實(shí)用角度而言，鋰電池負(fù)極材料應(yīng)具有較好的經(jīng)濟(jì)性以及對(duì)環(huán)境的友好性。
鋰電池負(fù)極材料的類型
鋰離子電池的負(fù)極是由負(fù)極活性物質(zhì)碳材料或非碳材料、粘合劑和添加劑混合制成糊狀膠合劑均勻涂抹在銅箔兩側(cè)，經(jīng)干燥、滾壓而成。負(fù)極材料是鋰離子電池儲(chǔ)存鋰的主體，使鋰離子在充放電過程中嵌入與脫出。負(fù)極材料種類上，包括碳系負(fù)極、非碳性負(fù)極。從技術(shù)角度來看，未來鋰離子電池負(fù)極材料將會(huì)呈現(xiàn)出多樣性的特點(diǎn)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，目前的鋰離子電池負(fù)極材料已經(jīng)從單一的人造石墨發(fā)展到了天然石墨、中間相碳微球、人造石墨為主，軟碳/硬碳、無定形碳、鈦酸鋰、硅碳合金等多種負(fù)極材料共存的局面。
鋰電池負(fù)極材料大概分為六種:碳負(fù)極材料、合金類負(fù)極材料、錫基負(fù)極材料、含鋰過渡金屬氮化物負(fù)極材料、納米級(jí)材料、納米負(fù)極材料。
第一種是碳納米級(jí)材料負(fù)極材料：目前已經(jīng)實(shí)際用于鋰離子電池的負(fù)極材料基本上都是碳素材料，如人工石墨、天然石墨、中間相碳微球、石油焦、碳纖維、熱解樹脂碳等。
第二種是合金類負(fù)極材料：包括錫基合金、硅基合金、鍺基合金、鋁基合金、銻基合金、鎂基合金和其它合金，目前也沒有商業(yè)化產(chǎn)品。
第三種是錫基負(fù)極材料：錫基負(fù)極材料可分為錫的氧化物和錫基復(fù)合氧化物兩種。氧化物是指各種價(jià)態(tài)金屬錫的氧化物。目前沒有商業(yè)化產(chǎn)品。
第四種是含鋰過渡金屬氮化物負(fù)極材料，目前也沒有商業(yè)化產(chǎn)品。
第五種是納米級(jí)材料：納米碳管、納米合金材料。
第六種納米負(fù)極材料：納米氧化物材料
●鋰離子在負(fù)極基體中的插入氧化還原電位盡可能低，接近金屬鋰的電位，從而使電池的輸入電壓高；
●在基體中大量的鋰能夠發(fā)生可逆插入和脫嵌以得到高容量；
●在插入/脫嵌過程中，負(fù)極主體結(jié)構(gòu)沒有或很少發(fā)生變化；
●氧化還原電位隨Li的插入脫出變化應(yīng)該盡可能少，這樣電池的電壓不會(huì)發(fā)生顯著變化，可保持較平穩(wěn)的充電和放電；
●插入化合物應(yīng)有較好的的電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率，這樣可以減少極化并能進(jìn)行大電流充放電；
●主體材料具有良好的表面結(jié)構(gòu)，能夠與液體電解質(zhì)形成良好的SEI；
●插入化合物在整個(gè)電壓范圍內(nèi)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，在形成SEI后不與電解質(zhì)等發(fā)生反應(yīng)；
●鋰離子在主體材料中有較大的擴(kuò)散系數(shù)，便于快速充放電；
●從實(shí)用角度而言，鋰電池負(fù)極材料應(yīng)具有較好的經(jīng)濟(jì)性以及對(duì)環(huán)境的友好性。
鋰電池負(fù)極材料的類型
鋰離子電池的負(fù)極是由負(fù)極活性物質(zhì)碳材料或非碳材料、粘合劑和添加劑混合制成糊狀膠合劑均勻涂抹在銅箔兩側(cè)，經(jīng)干燥、滾壓而成。負(fù)極材料是鋰離子電池儲(chǔ)存鋰的主體，使鋰離子在充放電過程中嵌入與脫出。負(fù)極材料種類上，包括碳系負(fù)極、非碳性負(fù)極。從技術(shù)角度來看，未來鋰離子電池負(fù)極材料將會(huì)呈現(xiàn)出多樣性的特點(diǎn)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，目前的鋰離子電池負(fù)極材料已經(jīng)從單一的人造石墨發(fā)展到了天然石墨、中間相碳微球、人造石墨為主，軟碳/硬碳、無定形碳、鈦酸鋰、硅碳合金等多種負(fù)極材料共存的局面。
鋰電池負(fù)極材料大概分為六種:碳負(fù)極材料、合金類負(fù)極材料、錫基負(fù)極材料、含鋰過渡金屬氮化物負(fù)極材料、納米級(jí)材料、納米負(fù)極材料。
第一種是碳納米級(jí)材料負(fù)極材料：目前已經(jīng)實(shí)際用于鋰離子電池的負(fù)極材料基本上都是碳素材料，如人工石墨、天然石墨、中間相碳微球、石油焦、碳纖維、熱解樹脂碳等。
第二種是合金類負(fù)極材料：包括錫基合金、硅基合金、鍺基合金、鋁基合金、銻基合金、鎂基合金和其它合金，目前也沒有商業(yè)化產(chǎn)品。
第三種是錫基負(fù)極材料：錫基負(fù)極材料可分為錫的氧化物和錫基復(fù)合氧化物兩種。氧化物是指各種價(jià)態(tài)金屬錫的氧化物。目前沒有商業(yè)化產(chǎn)品。
第四種是含鋰過渡金屬氮化物負(fù)極材料，目前也沒有商業(yè)化產(chǎn)品。
第五種是納米級(jí)材料：納米碳管、納米合金材料。
第六種納米負(fù)極材料：納米氧化物材料
