鋰電池正負極材料和原理介紹
來源：寶鄂實業(yè)
2021-07-11 09:15
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鋰電池的主要構(gòu)成材料包括電解液、隔離材料、正負極材料等。正極材料是決定鋰電池性能的關(guān)鍵材料之一,也是目前商業(yè)化鋰離子電池中主要的鋰離子來源,其性能和價袼對鋰離子電池的影響較大。
鋰離子電池負極材料為碳素材料，鋰離子電池正極材料是含鋰的化合物，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子，這就是鋰離子電池。鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極材料電池的總稱。鋰離子電池的充放電過程，就是鋰離子的嵌入和脫嵌過程。
鋰電池正極（陰極）二氧化錳是主要成分，用來產(chǎn)生充放電的化學反應、添加成分是為了提高鋰電池的性能。鋰電池負極（陽極）金屬鋰或其合金金屬為負極材料，這些東西涂在銅箔上、負極上發(fā)生的。在鋰電池正極材料當中，最常用的材料有鈷酸鋰，錳酸鋰，磷酸鐵鋰和三元材料(鎳鈷錳的聚合物)。
鋰電池負極材料的種類繁多，根據(jù)化學組成可以分為金屬類負極材料、無機非金屬類負極材料及金屬氧化物類負極材料。
（1）金屬類負極材料：這類材料多具有超高的嵌鋰容量。最早研究的負極材料是金屬鋰。由于電池的安全問題和循環(huán)性能不佳，金屬鋰作為負極材料并未得到廣泛應用。近年來，合金類負極材料得到了比較廣泛的研究，如錫基合金，鋁基合金、鎂基合金、銻基合等，是一個新的方向。
?。?）無機非金屬類負極材料：用作鋰電池負極無機非金屬材料主要是碳材料、硅材料及其它非金屬復合材料。
?。?）過渡金屬氧化物材料：這類材料一般具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，循環(huán)壽命長等優(yōu)點，如鋰過渡氧化物（鈦酸鋰等）、錫基復合氧化物等。
就當前的市場而言，在大規(guī)模商業(yè)化應用方面，負極材料仍然以碳材料為主，石墨類和非石墨類碳材料都有應用。在汽車及電動工具領(lǐng)域，鈦酸鋰作為負極材料也有一定的應用，主要是具有非常優(yōu)異的循環(huán)壽命、安全性和倍率性能，但是會降低鋰電池的能量密度，因此不是市場主流。
鋰電池正負極材料的原理
1、正極構(gòu)造
LiCoO2+導電劑+粘合劑(PVDF)+集流體(鋁箔)
2、負極構(gòu)造
石墨+導電劑+增稠劑(CMC)+粘結(jié)劑(SBR)+集流體(銅箔)
常見的正極材料主要成分為LiCoO2，充電時，加在電池兩極的電勢迫使正極的化合物釋出鋰離子，嵌入負極分子排列呈片層結(jié)構(gòu)的碳中．放電時，鋰離子則從片層結(jié)構(gòu)的碳中析出，重新和正極的化合物結(jié)合。
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