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鋰離子電池正負(fù)極材料重要有什么呢?

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1465次  |  2021年01月26日  

正極材料在鋰離子電池的總成本中占據(jù)40%以上的比例。鋰離子電池正極材料是含有鋰的過度金屬氧化物,屬于一類功能陶瓷材料。關(guān)于用于鋰離子電池的材料來說,鋰離子必須能夠在晶體中自由的擴(kuò)散,晶體結(jié)構(gòu)決定了鋰離子的移動(dòng)維數(shù)。目前正在使用和開發(fā)的鋰離子電池正極材料中,以過渡金屬氧化物所表現(xiàn)出的性能最佳,重要有:層狀鹽結(jié)構(gòu)的鈷酸鋰、鎳鈷酸鋰、鎳錳酸鋰和鎳錳鈷酸鋰三元材料,尖晶石型的錳酸鋰,橄欖石型的磷酸鐵鋰等鋰錳氧化物。


正極材料一直是鋰離子電池核心,它的選擇直接決定了電池性能的高低。正極材料的選擇重要是,可逆脫鋰和嵌鋰的過渡金屬氧化物,是鋰離子電池的重要成分之一。鋰離子正極材料重要以氧化物為主,目前研制成功并得到應(yīng)用的正極材料重要有鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元材料鎳鈷錳酸鋰(NCM)和鎳鈷鋁酸鋰(NCA)等。


鋰離子電池負(fù)極材料的發(fā)展是高比容量、高充放電效率、高循環(huán)性能和較低成本。鋰離子電池重要負(fù)極材料有錫基材料、鋰基材料、鈦酸鋰、碳納米材料、石墨烯材料等。鋰離子電池負(fù)極材料的能量密度是影響鋰離子電池能量密度的重要因素之一。


高性能負(fù)極材料的研究成為當(dāng)前鋰離子動(dòng)力鋰電池最為活躍的板塊之一。鋰離子電池負(fù)極材料目前處于鋰離子電池產(chǎn)業(yè)中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。按鋰離子電池成本比例,負(fù)極材料占比鋰離子電池總成本的25%~28%?,F(xiàn)階段,鋰離子電池負(fù)極材料重要有碳材料、過渡金屬的氧化物、合金材料、硅材料及其他含硅材料,含鋰的過渡金屬的氮化物以及鈦酸鋰材料。各種材料的比容量和性質(zhì)又各不相同。


按照材料的組分,通常可以將鋰離子電池負(fù)極材料分為2大類:碳材料和非碳質(zhì)材料。碳材料負(fù)極進(jìn)一步分類為天然石墨負(fù)極、人造石墨負(fù)極、中間相碳微球(MCMB)、軟炭(如焦炭)負(fù)極、硬炭負(fù)極、碳納米管、石墨烯、碳纖維等;其他非碳負(fù)極材料重要分為硅基及其復(fù)合材料、氮化物負(fù)極、錫基材料、鈦酸鋰、合金材料等。


鋰離子電池可以說是目前世界上應(yīng)用最成熟最廣泛的新能源,鋰離子電池具有比能量高、儲(chǔ)能效率高和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),近年來逐步占據(jù)電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及移動(dòng)電子設(shè)備的重要市場(chǎng)份額。


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