鋰電池的主要正極材料有哪些？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-12-25 17:49
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鋰離子電池正極材料，鋰電池正極材料分類。負(fù)極材料是鋰離子和電子在電池充電過(guò)程中的載體，起著能量?jī)?chǔ)存和釋放的作用。陰極材料約占電池成本的5%-15%，是鋰電池的重要原料之一。其中，新型碳材料、硅基材料、錫基材料及其氧化物是一些新型的陰極材料。
鋰離子電池正極材料簡(jiǎn)介
鋰離子電池主要由正極、負(fù)極、電解質(zhì)和膜等組成。我國(guó)在鋰離子電池負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)化方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，其中負(fù)極材料的選擇將直接影響電池的能量密度。隨著對(duì)鋰離子電池能量密度的追求，硅和金屬鋰將是未來(lái)陰極材料的發(fā)展趨勢(shì)。
陰極材料的生產(chǎn)只是鋰電池整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的一部分。此外，在生產(chǎn)和運(yùn)輸過(guò)程中，材料不可避免地受到人、機(jī)、料、環(huán)境、試驗(yàn)條件等因素的影響。只有將其理化性能參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，才能真正保證其可靠性。
一般來(lái)說(shuō)，負(fù)極材料的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)包括:晶體結(jié)構(gòu)、粒度分布、振動(dòng)密度、比表面積、pH、含水量、主元素含量、雜質(zhì)元素含量、一次放電比容量、一次充放電效率。
鋰電池的主要負(fù)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。簡(jiǎn)而言之，未來(lái)幾年，鋰離子電池正極材料的需求將繼續(xù)增長(zhǎng)。但從陰極材料的類型來(lái)看，整個(gè)陰極材料市場(chǎng)仍將以天然石墨和人造石墨為主。
鋰離子電池正極材料。JPG
作為鋰離子包埋的載體，陰極材料應(yīng)滿足以下要求
●鋰離子插入負(fù)極基質(zhì)的氧化還原電位盡可能低，接近金屬鋰離子的氧化還原電位，使電池的輸入電壓高;
●基質(zhì)中大量的鋰可以可逆性地插入和脫嵌以獲得高容量;
●在插入/脫包埋過(guò)程中，負(fù)極主體結(jié)構(gòu)變化不大;
●氧化還原電位隨Li的插入和釋放的變化應(yīng)盡可能小，使電池電壓變化不明顯，能保持穩(wěn)定的充放電;
●所插入的化合物應(yīng)具有較好的導(dǎo)電性和離子導(dǎo)電性，以減少極化，并可進(jìn)行大電流充放電;
●主材料具有良好的表面結(jié)構(gòu)，能與液體電解質(zhì)形成良好的SEI;
●所插入的化合物在整個(gè)電壓范圍內(nèi)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，在SEI形成后不會(huì)與電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng);
●鋰離子在主要材料中具有較大的擴(kuò)散系數(shù)，易于快速充放電;
●從實(shí)用的角度來(lái)看，材料應(yīng)該具有更好的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。
鋰電池正極材料分類
鋰電池負(fù)極材料可分為6類:碳負(fù)極材料、合金負(fù)極材料、錫基負(fù)極材料、過(guò)渡金屬氮化鋰負(fù)極材料、納米級(jí)材料、納米級(jí)負(fù)極材料。
一是碳納米材料陰極材料:目前用于鋰離子電池的陰極材料基本上是碳材料，如人造石墨、天然石墨、中間相碳微球、石油焦、碳纖維、熱解樹(shù)脂碳等。
第二類是類合金負(fù)極材料，包括錫基合金、硅基合金、德國(guó)基合金、鋁基合金、銻基合金、鎂基合金和其他合金，這些材料目前尚未投入市場(chǎng)。
三是錫基陽(yáng)極材料:錫基陽(yáng)極材料可分為錫基氧化物和錫基復(fù)合氧化物。氧化物是各種價(jià)金屬錫的氧化物。沒(méi)有商業(yè)產(chǎn)品。
