介紹鋰電池的正負(fù)極材料選擇考慮因素
來源：寶鄂實業(yè)
2019-12-27 23:16
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鋰電池的正負(fù)極材料選擇考慮因素有哪些？相比之下，鋰電池的正極材料和負(fù)極材料對電池性能的影響是很大的，這是大家所關(guān)注的。近年來，鋰電池的發(fā)展速度非常快，正極材料、正極材料、膜和電解質(zhì)等構(gòu)成了鋰電池的主要部分，其中正極材料占鋰電池總成本的40%以上。鋰離子電池正極和負(fù)極材料的選擇是否影響安全?
鋰電池正極和負(fù)極材料。JPG
鋰電池正極材料的選擇主要基于以下幾個因素
1)具有較高的氧化還原反應(yīng)電位，使鋰離子電池能夠達(dá)到較高的輸出電壓;
2)鋰含量高，材料堆積密度高，使得鋰離子電池具有較高的能量密度;
3)化學(xué)反應(yīng)過程中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，使鋰離子電池具有較長的循環(huán)壽命;
4)高導(dǎo)電性使鋰離子電池具有良好的充放電比性能;
5)化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好，不易分解和受熱，使鋰離子電池具有良好的安全性;
6)低廉的價格使得鋰電池的成本足夠低;
7)制造工藝相對簡單，便于大規(guī)模生產(chǎn);
8)對環(huán)境污染小，易于回收利用。
鋰電池的能量密度、充放電速率、安全性等關(guān)鍵指標(biāo)主要由陰極材料控制。在陰極材料中，最常用的材料有鋰鈷酸、鋰錳酸、鋰鐵磷酸鹽和三元材料。負(fù)極材料一直是鋰電池的核心。正極材料的主要選擇是可逆的鋰離子電池的重要組成部分——嵌入鋰的過渡金屬氧化物。
鋰電池正極材料的選擇應(yīng)考慮以下幾個條件
1)層狀或隧道狀結(jié)構(gòu)，便于鋰離子的去包埋;
2)鋰離子去包埋無結(jié)構(gòu)變化，充放電可逆性好，循環(huán)壽命長;
3)盡量將鋰離子嵌入電極內(nèi)并將其排出，使電極具有較高的可逆容量;
4)氧化還原反應(yīng)電位低，可與陰極材料結(jié)合，使鋰電池具有高輸出電壓;
5)第一不可逆放電比容量小;
6)與電解質(zhì)、溶劑相容性好;
7)資源豐富，價格低廉;
8)良好的安全;
9)環(huán)保。
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。負(fù)極材料是鋰電池中鋰離子存儲的主體，它使鋰離子在充放電過程中嵌入并釋放。負(fù)極是電池放電時電子流出的電極。負(fù)極材料主要影響鋰電池的一次效率和循環(huán)性能等。負(fù)極材料的性能也直接影響到鋰電池的性能。負(fù)極材料約占鋰電池總成本的5~15%。
綜上所述，近年來，鋰電池正極和負(fù)極活性材料的研究與開發(fā)在國際上非?；钴S，并取得了很大的進(jìn)展。在鋰離子電池充放電過程中，材料的晶體結(jié)構(gòu)是否有序，結(jié)構(gòu)是否發(fā)生不可逆的變化，是獲得高比容量和長循環(huán)壽命的關(guān)鍵。
