碳為負(fù)極的鋰電池應(yīng)用中存在哪些不足？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-10-27 17:31
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鋰離子電池負(fù)極材料-鈦酸鋰、錳酸鋰、三元材料或磷酸鐵鋰正極材料，如2.4V或1.9V鋰離子二次電池。此外，它還可以用作正極，與鋰金屬或鋰合金負(fù)極形成1.5V鋰二次電池。由于鈦酸鋰的高安全性,穩(wěn)定性高,壽命長(zhǎng),綠色環(huán)保的特點(diǎn),可以預(yù)見(jiàn)的是,鈦酸鋰材料2 - 3年后,將成為新一代鋰離子電池陰極材料廣泛應(yīng)用于新能源汽車(chē),電動(dòng)摩托車(chē),而且需要高安全性、高穩(wěn)定性和應(yīng)用領(lǐng)域很長(zhǎng)一段時(shí)間。鈦酸鋰電池的工作電壓為2.4v，最高電壓為3.0v，充電電流大于2C。
商用鋰離子電池的負(fù)極主要采用碳材料，但在以碳為負(fù)極的鋰電池應(yīng)用中仍存在一些不足:過(guò)充時(shí)容易析出鋰離子，造成電池短路，影響鋰電池的安全性能。2. SEI膜容易形成，導(dǎo)致充放電效率低，不可逆容量大。3.即碳材料的平臺(tái)電壓較低(接近金屬鋰)，容易引起電解液分解，帶來(lái)安全隱患。4. 在鋰離子包埋和剝離過(guò)程中，體積變化大，循環(huán)穩(wěn)定性差。
與碳材料相比，尖晶石Li4Ti5O12(鈦酸鋰)具有明顯的優(yōu)勢(shì):是一種循環(huán)性能良好的零應(yīng)變材料。2、放電電壓穩(wěn)定，且電解液不會(huì)被分解，提高鋰電池的安全性能。3.與碳正極材料相比，鈦酸鋰具有較高的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)(2*10-8cm2/s)，可以高速充放電。4. 鈦酸鋰的電勢(shì)比純鋰金屬電勢(shì)大，且不容易產(chǎn)生鋰枝晶，為鋰電池的安全性提供了依據(jù)。
科技期刊在合肥新華社8月29日電(記者吳長(zhǎng)豐)29日,我們聽(tīng)見(jiàn)從中國(guó)科技大學(xué),這所學(xué)校教授馬(馬馬馬)組和清華大學(xué)南院士團(tuán)隊(duì)工作,準(zhǔn)備性能比率可以與傳統(tǒng)砂漿涂層陽(yáng)極復(fù)合陽(yáng)極相比,克服固體電極在電池電解液接觸了瓶頸提供了新的思維方式。研究結(jié)果發(fā)表在《國(guó)際材料科學(xué)雜志》上。
當(dāng)使用電子顯微鏡研究的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)固體電解質(zhì),研究人員發(fā)現(xiàn),高性能電極材料的結(jié)構(gòu),豐富鋰氧化物層,可以形成一個(gè)外延生長(zhǎng)界面的鈣鈦礦結(jié)構(gòu),從而形成一個(gè)在原子尺度和足夠的固相固相接觸。進(jìn)一步深入分析兩者的外延界面，發(fā)現(xiàn)界面上每15個(gè)原子面會(huì)形成失配位錯(cuò)，釋放累積的應(yīng)變。這種機(jī)制導(dǎo)致這種外延界面的形成并不需要電極和電解質(zhì)具有類(lèi)似的晶格尺寸，而是可以廣泛地發(fā)生在各種層狀結(jié)構(gòu)材料和鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料之間。
研究結(jié)果應(yīng)用于實(shí)際材料制備。制備了具有原子界面的電極-電解質(zhì)復(fù)合正極材料，并對(duì)其性能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，該方法制備的固-固復(fù)合電極中活性物質(zhì)與電解質(zhì)的結(jié)合接近固-液接觸，其比例性能不低于傳統(tǒng)漿液包覆工藝制備的固-液復(fù)合電極。
該方法為解決固態(tài)電池中電極與電解質(zhì)接觸不良的瓶頸問(wèn)題提供了新的思路。
