如何選擇鋰離子電池的正極材料?
來源：寶鄂實業(yè)
2020-04-15 18:55
點擊量：次
如何選擇鋰離子電池正極材料?
鋰離子電池的負(fù)極材料主要負(fù)責(zé)在電池反應(yīng)中提供鋰離子。鋰離子電池正極材料的選擇一般需要具備以下特點:
(1)材料中含有易氧化/還原的離子，如過渡金屬;
(2)正極材料的使用可以保證Li的可逆嵌入和脫嵌，有利于更高的能量;
(3)由于Li +需要進行可逆的嵌套和去嵌套，為了保證可可的穩(wěn)定可持續(xù)性，需要將這些材料可逆的去嵌在Li +中，主體結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化;
為了保證整個電池能進行更穩(wěn)定的充放電，要求正極的氧化還原電位變化很小，保證電池電壓不會有明顯的變化;
材料中的離子和電子具有盡可能高的電導(dǎo)率，從而減少極化現(xiàn)象，也可以是一個電池可以有一個大的電流充放電;
該材料在正常工作環(huán)境下具有良好的穩(wěn)定性，盡量不與電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng);
7 .保證鋰離子在電極材料中易于擴散，便于快速充放電;
今天很好的熱穩(wěn)定性;
9. 從實際應(yīng)用來看，這種材料盡可能便宜，無污染。
雖然理論上有很多材料被用作鋰離子電池的正極材料，但一般來說，目前使用的正極材料本身都不滿足所有這些條件。今天的大眾市場鋰離子電池與許多年前的材料相同，主要是過渡金屬的氧化物。當(dāng)然，目前的研究人員正在努力探索和改進這一過程，盡可能優(yōu)化現(xiàn)有的正極材料，尋找更好的正極材料，目前這些常用的鋰離子電池正極材料的性能如表1所示:
表1常用陽極材料性能比較
正電極材料的優(yōu)缺點
氧化鈷鋰(LiCoO2)
高容量(138mAh/g)，循環(huán)性能好，可大電流充放電
資源有限，價格高，安全性差
鋰nickelate (LiNiO2)
最高容量(180mAh/g)，價格更低
循環(huán)不良，生產(chǎn)控制困難，安全性差
尖晶石錳酸鋰(LiMn2O2)
資源豐富，價格低廉，電流充放電性能好，安全性好，污染少
低容量(100-110mah /g)，高溫衰減塊(50-60℃)
鋰離子電池的基本原理是什么
構(gòu)成鋰離子電池正極和負(fù)極的化合物需要能夠使鋰離子可逆地嵌入和釋放。電池在正常工作狀態(tài)時,為了滿足這份工作的要求,金屬鋰電池用離子存在,他們能夠在內(nèi)部電池陽極材料都是正常“嵌入式”晶格,并能夠從晶格“out”,在整個工作的條件,他們需要不斷地以這種方式“嵌入”,不斷“out”,所以,保持電池的工作,發(fā)揮其有效性,嵌入和出現(xiàn),不破壞的是負(fù)晶結(jié)構(gòu)。
