分析鋰離子電池正極材料的研究進(jìn)展
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-12-08 22:38
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鋰離子電池正極材料的研究方向與進(jìn)展。負(fù)極材料在鋰離子電池中占有重要的地位，因此對(duì)負(fù)極材料的研究成為近年來的研究熱點(diǎn)?，F(xiàn)有的鋰離子電池大多不具備比容量大、充電效率高、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)際容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于理論容量。因此，技術(shù)創(chuàng)新迫在眉睫，開發(fā)性能優(yōu)異的新型鋰離子電池電極材料是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。
鋰離子電池正極材料的研究方向
鋰離子電池正極材料。JPG
負(fù)極材料是決定鋰離子電池性能的關(guān)鍵因素之一。目前商用鋰離子電池正極材料主要有:(2)無序碳材料，包括硬碳和軟碳;(3)鈦酸鋰材料;(4)硅基材料，主要分為碳包層硅氧化物復(fù)合材料、納米硅碳復(fù)合材料、非晶硅合金。
隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的快速發(fā)展，電子產(chǎn)品的普及程度達(dá)到了歷史上的最高水平。電動(dòng)汽車作為重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一，其發(fā)展帶動(dòng)了電池性能的提高，也對(duì)電池提出了更高的要求，包括能量密度的提高和循環(huán)壽命的延長(zhǎng)。目前，負(fù)極材料的研究主要集中在新型碳材料、硅材料、錫材料和氧化物負(fù)極材料。
與傳統(tǒng)碳材料相比，石墨作為一種傳統(tǒng)碳材料，被廣泛用作鋰離子電池的負(fù)極材料，但其理論容量相對(duì)較低，越來越不能滿足鋰離子電池的發(fā)展需求。碳納米管、石墨烯等新型碳材料由于其特殊的一維和二維柔性結(jié)構(gòu)，良好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性，在鋰離子電池的應(yīng)用中具有巨大的潛力。
與其他鋰電池負(fù)極材料相比，硅負(fù)極材料具有很高的比容量。然而，硅在充放電過程中的高膨脹率限制了其在負(fù)極材料中的應(yīng)用。
錫和鋰可以合金化形成各種金屬間化合物L(fēng)ixSn (x=0.4, 1.0, 2.33, 2.5, 2.6, 3.5, 4.4)，是一種很有前途的鋰離子電池正極材料。
鋰離子電池正極材料的研究進(jìn)展
優(yōu)質(zhì)石油焦由針狀石油焦具有一系列的優(yōu)點(diǎn),如熱膨脹系數(shù)低、低孔隙度、低硫、低灰分、低金屬含量、高電導(dǎo)率和簡(jiǎn)單的石墨化,所以它被認(rèn)為是一種高品質(zhì)的鋰離子電池陰極材料。
盡管硅基負(fù)極材料因其比容量高等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是下一代鋰離子電池的負(fù)極材料，具有廣闊的應(yīng)用前景，但其商業(yè)應(yīng)用并不順利。充放電過程中產(chǎn)生的巨大體積變化，不僅改變了材料結(jié)構(gòu)，也帶來了各種負(fù)面影響，導(dǎo)致電池快速失效。
硅基陽(yáng)極材料的改性主要集中在三個(gè)方面:如何解決體積效應(yīng)，保持SEI膜的穩(wěn)定性，提高第一庫(kù)侖效率。目前報(bào)道的主要措施有:納米結(jié)構(gòu)硅及其尺寸設(shè)計(jì)、硅復(fù)合材料及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、新型粘合劑、新型電解質(zhì)/電解質(zhì)添加劑、預(yù)鋰材料等。
陰極材料約占電池成本的5%-15%，是鋰離子電池的重要原料之一。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，碳陽(yáng)極材料已不再是唯一的選擇。金屬鋰負(fù)極、鈦酸鋰負(fù)極、合金負(fù)極等，這些材料的一些應(yīng)用并不十分完善，但都朝著鋰離子電池大容量、高循環(huán)次數(shù)、高放電率的方向發(fā)展。
