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    鋰離子電池負(fù)極材料存在的問題

    鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:2556次  |  2020年12月12日  

    鋰離子電池是如何工作的


    鋰離子電池價(jià)格基礎(chǔ)


    鋰離子電池是以鋰化合物為正極的鋰離子電池,在充放電過程中,沒有金屬鋰,只有鋰離子,這就是鋰離子電池。當(dāng)電池充電時(shí),鋰離子在電池正極形成,鋰離子通過電解液到達(dá)負(fù)極。鋰離子電池在充放電過程中,鋰離子從正極向負(fù)極移動(dòng),再向正極移動(dòng)。鋰離子電池就像一把搖椅,電池的兩極,鋰離子像運(yùn)動(dòng)員相同來回運(yùn)動(dòng)。所以鋰離子電池也被稱為搖椅電池。


    鋰離子電池是如何工作的


    當(dāng)電池充電時(shí),鋰離子在電池正極形成,鋰離子通過電解液到達(dá)負(fù)極。碳,也就是負(fù)極,是分層的,它有很多微孔,到達(dá)負(fù)極的鋰離子被嵌入到碳層的微孔中,嵌入的鋰離子越多,電荷容量就越大。同樣地,當(dāng)電池放電時(shí)(我們使用電池的過程),嵌在負(fù)極碳中的鋰離子就會(huì)出來并回到正極。陰極鋰離子越多,放電容量越大。


    鋰離子電池的充電電流一般設(shè)定在0.2c到1C之間。電流越高,充電越快,電池發(fā)熱越高。更重要的是,假如電池充滿太多的電流,容量是不夠的,因?yàn)殡姵貎?nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)要時(shí)間。就像倒啤酒相同,倒得太快會(huì)出現(xiàn)泡沫和不滿。


    鋰離子電池正極材料


    鋰離子電池正極材料:(1)碳材料:石墨化碳材料和非晶碳材料。例如,石墨、軟碳和中間相碳微球在我國已經(jīng)被開發(fā)和研究,而硬碳、碳納米管、巴克球C60等碳材料正在被研究。(2)其他材料:氮化物、硅基材料、錫基材料、新型合金、納米氧化物等。


    鋰離子電池的負(fù)極材料有問題


    (1)電壓滯后,即鋰離子包埋反應(yīng)發(fā)生在0~0.25V之間(相關(guān)于Li+/Li),而不包埋反應(yīng)發(fā)生在1V左右;


    這一理論要進(jìn)一步深化。這取決于各種高純度、結(jié)構(gòu)材料和碳材料的制備,以及建立更加有效的結(jié)構(gòu)表征方法。


    鋰離子電池正極材料的發(fā)展方向


    (1)更小的納米級(jí)嵌鋰微結(jié)構(gòu)。


    (2)制備高純、微結(jié)構(gòu)規(guī)整的碳陰極材料。

    鋰離子電池正極材料


    陰極材料:重要是石墨。新的研究表明,鈦酸鹽可能是一種更好的材料。負(fù)反應(yīng):鋰離子放電時(shí)不插電,充電時(shí)插入鋰離子。充電時(shí):xLi+xe6c-lixc6放電:LixC6→xLi+xe+6C可分為以下幾類:


    第一種是碳陰極材料:石墨化碳材料、無定形碳材料。例如,石墨、軟碳和中間相碳微球在我國已經(jīng)被開發(fā)和研究,而硬碳、碳納米管、巴克球C60等碳材料正在被研究。鋰離子電池的陰極材料基本上是碳材料,如人造石墨、天然石墨、中間相碳微球、石油焦、碳纖維、熱解樹脂碳等。第二種是錫基陽極材料:錫基陽極材料可分為錫基氧化物和錫基復(fù)合氧化物。氧化物是各種價(jià)金屬錫的氧化物。沒有商業(yè)產(chǎn)品。


    第三種是鋰過渡金屬氮化陰極材料,沒有商業(yè)產(chǎn)品。


    第四種是合金陽極材料:包括錫基合金、硅基合金、tsu基合金、鋁基合金、階梯基合金、鎂基合金等合金,無商用產(chǎn)品。


    五是納米級(jí)陰極材料:碳納米管、納米合金材料。


    6種納米材料是納米氧化材料:目前合肥張是化工科技有限公司。根據(jù)2009年鋰離子電池新能源行業(yè)最新的市場發(fā)展趨勢(shì),許多公司已經(jīng)開始使用納米氧化鈦和納米二氧化硅添加過去傳統(tǒng)的石墨、氧化錫、碳納米管,并大大新增了鋰離子電池的放電和充放電頻率。


    有關(guān)鋰離子電池正極材料的幾個(gè)概念


    電化學(xué)容量:單位質(zhì)量的活性物質(zhì)充或放電到最大程度的電量,一般用mAh/g表示。


    不可逆容量損失:在充放電過程中,電極的充放電效率小于100%,放電的電化學(xué)容量小于電荷的電化學(xué)容量。損失的部分稱為不可逆容量損失。電極電位:理想陰極材料的電極電位應(yīng)接近金屬鋰的電極電位,且隨鋰包埋量變化不大。石墨的電極電位從0.4v到0.0v不等,是合適的陰極材料。


    充放電速率:電池的充放電速率。


    循環(huán)性:電極材料在重復(fù)充放電過程中保持其電化學(xué)容量的能力。電池的圓度與電極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性有關(guān)。


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