鋰離子電池負極材料存在的問題
來源：寶鄂實業(yè)
2020-01-22 20:20
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鋰離子電池是如何工作的
鋰電池價格基礎(chǔ)
鋰離子電池是以鋰化合物為正極的鋰電池，在充放電過程中，沒有金屬鋰，只有鋰離子，這就是鋰離子電池。當(dāng)電池充電時，鋰離子在電池正極形成，鋰離子通過電解液到達負極。鋰離子電池在充放電過程中，鋰離子從正極向負極移動，再向正極移動。鋰離子電池就像一把搖椅，電池的兩極，鋰離子像運動員一樣來回運動。所以鋰離子電池也被稱為搖椅電池。
鋰離子電池是如何工作的
當(dāng)電池充電時，鋰離子在電池正極形成，鋰離子通過電解液到達負極。碳，也就是負極，是分層的，它有很多微孔，到達負極的鋰離子被嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，電荷容量就越大。同樣地，當(dāng)電池放電時(我們使用電池的過程)，嵌在負極碳中的鋰離子就會出來并回到正極。陰極鋰離子越多，放電容量越大。
鋰電池的充電電流一般設(shè)定在0.2c到1C之間。電流越高，充電越快，電池發(fā)熱越高。更重要的是，如果電池充滿太多的電流，容量是不夠的，因為電池內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)需要時間。就像倒啤酒一樣，倒得太快會產(chǎn)生泡沫和不滿。
鋰離子電池正極材料
鋰離子電池正極材料:(1)碳材料:石墨化碳材料和非晶碳材料。例如，石墨、軟碳和中間相碳微球在中國已經(jīng)被開發(fā)和研究，而硬碳、碳納米管、巴克球C60等碳材料正在被研究。(2)其他材料:氮化物、硅基材料、錫基材料、新型合金、納米氧化物等。
鋰離子電池的負極材料有問題
(1)電壓滯后，即鋰離子包埋反應(yīng)發(fā)生在0 ~ 0.25V之間(相對于Li+/Li)，而不包埋反應(yīng)發(fā)生在1V左右;
這一理論需要進一步深化。這取決于各種高純度、結(jié)構(gòu)材料和碳材料的制備，以及建立更有效的結(jié)構(gòu)表征方法。
鋰離子電池正極材料的發(fā)展方向
(1)更小的納米級嵌鋰微結(jié)構(gòu)。
(2)制備高純、微結(jié)構(gòu)規(guī)整的碳陰極材料。
鋰離子電池正極材料
陰極材料:主要是石墨。新的研究表明，鈦酸鹽可能是一種更好的材料。負反應(yīng):鋰離子放電時不插電，充電時插入鋰離子。充電時:xLi+ xe6c-lixc6放電:LixC6→xLi+xe+6C可分為以下幾類:
第一種是碳陰極材料:石墨化碳材料、無定形碳材料。例如，石墨、軟碳和中間相碳微球在中國已經(jīng)被開發(fā)和研究，而硬碳、碳納米管、巴克球C60等碳材料正在被研究。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、熱解樹脂碳等。第二種是錫基陽極材料:錫基陽極材料可分為錫基氧化物和錫基復(fù)合氧化物。氧化物是各種價金屬錫的氧化物。沒有商業(yè)產(chǎn)品。
第三種是鋰過渡金屬氮化陰極材料，沒有商業(yè)產(chǎn)品。
第四種是合金陽極材料:包括錫基合金、硅基合金、tsu基合金、鋁基合金、階梯基合金、鎂基合金等合金，無商用產(chǎn)品。
五是納米級陰極材料:碳納米管、納米合金材料。
6種納米材料是納米氧化材料:目前合肥張是化工科技有限公司。根據(jù)2009年鋰電池新能源行業(yè)最新的市場發(fā)展趨勢，許多公司已經(jīng)開始使用納米氧化鈦和納米二氧化硅添加過去傳統(tǒng)的石墨、氧化錫、碳納米管，并大大增加了鋰電池的放電和充放電頻率。
關(guān)于鋰離子電池正極材料的幾個概念
電化學(xué)容量:單位質(zhì)量的活性物質(zhì)充或放電到最大程度的電量，一般用mAh/g表示。
不可逆容量損失:在充放電過程中，電極的充放電效率小于100%，放電的電化學(xué)容量小于電荷的電化學(xué)容量。損失的部分稱為不可逆容量損失。電極電位:理想陰極材料的電極電位應(yīng)接近金屬鋰的電極電位，且隨鋰包埋量變化不大。石墨的電極電位從0.4v到0.0v不等，是合適的陰極材料。
充放電速率:電池的充放電速率。
循環(huán)性:電極材料在重復(fù)充放電過程中保持其電化學(xué)容量的能力。電池的圓度與電極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性有關(guān)。
