Aigtek科普:鋰離子電池結(jié)構(gòu)及其材料介紹
鋰離子電池結(jié)構(gòu)
正極:活性物質(zhì),導(dǎo)電劑、溶劑、粘合劑、基體。
電池放電時(shí)從外電路獲得電子的電極,此時(shí)電極發(fā)生還原反應(yīng)。通常是電位高的電極。鋰離子電池中的鈷酸鋰、錳酸鋰電極等。
負(fù)極:活性物質(zhì)(石墨、MCMB、CMS),粘合劑、溶劑、基體。
電池放電時(shí)向外電路輸送電子的電極,此時(shí)電極發(fā)生氧化反應(yīng)。通常是電位低的電極,鋰離子電池中石墨電極。
隔膜
隔膜是放置于兩極之間,作為隔離電極的裝置,藉以避免兩極上的活性物質(zhì)直接接觸而造成電池內(nèi)部的短路。但隔膜仍需能讓帶電離子通過,以形成通路。
鋰離子電池電芯原材料
正極材料
正極材料在鋰電池中市場容量最大、附加值較高,大約占鋰電池成本30%,毛利率低則15%,高則70%以上。
目前已批量應(yīng)用于鋰電池的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、鈷鎳錳酸鋰以及磷酸鐵鋰。
負(fù)極材料
負(fù)極材料占鋰電成本比例較低,主要有碳負(fù)極材料和非碳負(fù)極材料。
碳負(fù)極材料:被目前商品鋰離子電池廣泛采用。
優(yōu)點(diǎn):安全、循環(huán)壽命較長,價(jià)格低廉、無毒。
缺點(diǎn):質(zhì)量比能量比較低。
非碳負(fù)極材料: 按組成分為鋰過渡金屬氮化物、過渡金屬氧化物和納米合金材料。
優(yōu)點(diǎn):有很高的體積能量密度。
缺點(diǎn):循環(huán)穩(wěn)定性差,不可逆容量較大,制備成本較高,尚未產(chǎn)業(yè)化。
負(fù)極材料未來以提高容量和循環(huán)穩(wěn)定性為目標(biāo),將碳材料與各種高容量非碳負(fù)極材料復(fù)合以開發(fā)高容量、非碳復(fù)合負(fù)極材料。
隔膜材料
市場化的隔膜材料主要是以聚乙烯(polyethylene,PE)、聚丙烯(polypropylene,PP)為主的聚烯烴(Polyolefin)類隔膜,其中PE 產(chǎn)品主要由濕法工藝制得,PP 產(chǎn)品主要由干法工藝制得。
電解液
鋰離子電池電解液材料重點(diǎn)在于高安全性、高環(huán)境適應(yīng)性,主要發(fā)展將集中在:新型溶劑(工作溫度范圍拓寬)、離子液體、新型鋰鹽(提高環(huán)境適應(yīng)性)、添加劑(阻燃、氧化還原穿梭、保護(hù)正負(fù)極成膜等)等方面,與新型正、負(fù)極材料相匹配,提高安全性、功率和容量,最終安全方便地應(yīng)用于電動車、儲能、航天以及更廣泛的領(lǐng)域。
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