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鋰離子電池材料概述,鋰電池正極材料和負(fù)極材料的區(qū)別

鋰離子電池材料概述,鋰電池正極材料和負(fù)極材料的區(qū)別。鋰離子電池的性能主要取決于所用電池內(nèi)部材料的結(jié)構(gòu)和性能。這些電池內(nèi)部材料包括負(fù)極材料、電解質(zhì)、隔膜和正極材料等。其中正、負(fù)極材料的選擇和質(zhì)量直接決定鋰離子電池的性能與價格。因此廉價、高性能的正、負(fù)極材料的研究一種是鋰離子電池行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。
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一、鋰離子電池材料概述
鋰離子電池材負(fù)極材料是電池在充電過程中,鋰離子和電子的載體起著能量的儲存與釋放的作用。在電池成本中負(fù)極材料約占了5%-15%,是鋰離子電池的重要原材料之一。
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全球鋰電池負(fù)極材料銷量約十余萬噸,產(chǎn)地主要為中國和日本,根據(jù)現(xiàn)階段新能源汽車增長趨勢,對負(fù)極材料的需求也將呈現(xiàn)一個持續(xù)增長的狀態(tài)。目前全球鋰電池負(fù)極材料仍然以天然/人造石墨為主,新型負(fù)極材料如中間相炭微球、鈦酸鋰、硅基負(fù)極、HC/SC、金屬鋰也在快速增長中。
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鋰離子電池正極材料占有較大比例(正負(fù)極材料的質(zhì)量比為3:1~4:1),因為正極材料的性能直接影響著鋰離子電池的性能,其成本也直接決定電池成本高低。
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鋰嵌入到正極材料或者從正極材料中脫嵌,伴隨著晶相變化。因此鋰離子電池的電極膜都要求很薄,一般為幾十微米的數(shù)量級。正極材料的嵌鋰化合物是鋰離子電池中鋰離子的臨時儲存容器。為了獲得較高的單體電池電壓,傾向于選擇高電勢的嵌鋰化合物。
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二、鋰電池正極材料和負(fù)極材料的區(qū)別
鋰電池正極材料和負(fù)極材料的主要區(qū)別是電位的不同。正極材料的電位較高,負(fù)極材料的電位較低,這樣才能形成較大的電位差,是電池構(gòu)成的主要前提。負(fù)極主要是用的石墨,是C的一種,正極使用的過度金屬的氧化物,如鈷酸鋰或者是錳酸鋰,磷酸鐵鋰等。
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鋰離子電池對正極材料的基本要求
1、材料自身電位高,這樣才能與負(fù)極材料之間形成較大的電位差,帶來高能量密度的電芯設(shè)計。
2、材料比表面積大,有大量的嵌鋰位置,而且鋰離子的嵌入通道相對較短,則嵌入和脫嵌更容易。
3、材料的擴(kuò)散系數(shù)大,較強(qiáng)的嵌入和脫嵌的能力,這樣鋰離子才能在材料內(nèi)部迅速移動,這是影響電芯內(nèi)阻的因素,也是影響功率特性的因素。
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鋰離子電池對負(fù)極材料的基本要求
1.允許較多的鋰離子可逆脫嵌,比容量較高。
2.在充放電過程中結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定,具有較長的循環(huán)壽命。
3.能夠與電解液形成穩(wěn)定的固體電解質(zhì)膜,保證較高的庫侖效率。
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以上就是鋰離子電池材料概述和鋰離子正極材料和負(fù)極材料的區(qū)別。正極材料是鋰電池中最為關(guān)鍵的原材料,決定了電池的安全性能和電池能否大型化,鋰離子電池正極材料的發(fā)展引領(lǐng)了鋰離子電池的發(fā)展。隨著整個市場對高容量、高功率負(fù)極材料需求的逐步提升以及新一代負(fù)極材料制備工藝的逐漸成熟,市場重心也會逐步向新一代負(fù)極材料偏移。

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