對(duì)于鋰離子電池的正極質(zhì)料要求是什么
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2021-03-31 19:24
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鋰離子電池的主要部件有正極、負(fù)極、電解液、隔膜等，鋰離子能量的存儲(chǔ)和釋放是以電極材料的氧化還原反應(yīng)形式實(shí)現(xiàn)的，正極活性物質(zhì)是鋰離子電池最為關(guān)鍵的核心材料。
一般而言，正極材料的關(guān)鍵性能指標(biāo)有：化學(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu)、粒度分布、振實(shí)密度、比表面積、pH值、首次放電比容量、首次充放電效率、循環(huán)壽命等。
在鋰離子電池正極材料的研究方面，美國(guó)學(xué)者鋰電池之父GOODENOUGH教授作出了巨大貢獻(xiàn)：1980年在英國(guó)牛津大學(xué)就職期間發(fā)現(xiàn)了鈷酸鋰可用作鋰電正極，次年他在LCO專(zhuān)利中提及鎳酸鋰作為正極材料的可行性；1983年，首次嘗試將錳酸鋰作為正極材料用于鋰離子電池；1997年，他又開(kāi)發(fā)出橄欖石結(jié)構(gòu)正極材料磷酸鐵鋰。此外，為了解決鎳酸鋰性能不穩(wěn)定問(wèn)題，加拿大的DAHN教授和日本小槻勉教授進(jìn)行了大量的摻雜改性研究；1997年，日本戶(hù)田公司率先申請(qǐng)了最早的鎳鈷鋁酸鋰專(zhuān)利；1999年，新加坡大學(xué)的劉昭林、余愛(ài)水等人在鎳鈷酸鋰基礎(chǔ)上引入Mn改性，最早報(bào)導(dǎo)了鎳鈷錳酸鋰。
鋰離子電池正極材料的要求
第一，質(zhì)料自身電位高，這樣才氣與負(fù)極質(zhì)料之間形成較大的電位差，帶來(lái)能量密度高的電芯設(shè)計(jì)；同時(shí)帶電離子嵌入脫出對(duì)電極電位影響小，則充放電進(jìn)程，不會(huì)有過(guò)大的電壓顛簸，不會(huì)給系統(tǒng)內(nèi)的其他電氣帶來(lái)倒霉影響。
第二，質(zhì)料含鋰量高且鋰離子嵌入脫嵌可逆。這是高容量的前提。有些正極質(zhì)料，理論容量很高，可是有一半的鋰離子，第一次嵌入今后就失去了活性。這樣的質(zhì)料，是無(wú)法投入商用的。
第三，鋰離子擴(kuò)散系數(shù)大，鋰離子在質(zhì)料內(nèi)部的移動(dòng)更迅速，嵌入和脫嵌的本領(lǐng)強(qiáng)。是影響電芯內(nèi)阻的因素，也是影響功率特性的因素。
第四，質(zhì)料比外貌積大，有大量的嵌鋰位置。外貌積大，鋰離子電池的嵌入通道相對(duì)較短，則嵌入和脫嵌更容易。通道淺的同時(shí)，嵌鋰位置還要富裕。
第五，與鋰離子電池電解液的相容性和熱不變性好，這點(diǎn)是出于安詳性思量。正極質(zhì)料與電解液不容易產(chǎn)生回響，以及在較高溫度下依然布局不變而且仍然不易與電解液回響。這樣的材質(zhì)，不會(huì)為電芯特另外熱積聚供給熱量，可以淘汰電芯進(jìn)入自生熱階段的概率。
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