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做锂离子电池需要有哪几种基本材料

来源:www.china-woodcraft.com 发布时间:2020年06月22日

锂电池批发锂离子电池需要包含几种基本材料:正电活性物质、负电活性物质、隔离膜、电解液。现在,给你们一个快速的概述,这些材料是做什么用的?

 


理解正极和负极是不难的,为了实现电荷的运动,你需要正极和负极材料的电位差,那么什么是活性材料呢?大家知道,电池实际上是将电能和化学能相互转化来储存和释放能量。要做到这一点,你需要一种“容易”与之发生反应的材料,一种容易被氧化和还原的材料,一种可以转换能量的材料,所以大家需要一种“活性材料”来做电池的正极和负极。
如上所述,锂是大家生产电池的材料,那么为什么不用金属锂作为电极的活性材料呢?这不是最大能量密度吗?


电解质是做什么用的?通俗地说,就是游泳池里面的“水”,让锂离子可以自由游动,所以离子导电性越高,阻力越小游泳,电子导电性绝缘越小,化学稳定性越好,热稳定性安全性越好,给人以广阔的潜在窗口。基于这些原理,经过长时间的工程探索,人们发现了高纯有机溶剂、锂电解液盐以及必要的添加剂等原料,在一定条件下,按一定比例配制电解液。有机溶剂有PC碳酸丙烯、EC碳酸乙烯、DMC碳酸二甲酯、DEC碳酸二乙酯、EMC酸乙酯等材料。锂电解液中含有LiPF6、LiBF4等物质。


金属形式存在的锂元素太“活泼”,顽皮的孩子大多不听话,喜欢搞破坏。早期对锂离子电池的研究主要集中在金属锂或其合金作为负极,但出于安全考虑,他们不得不寻找更好的替代品。近年来,随着对能量密度的追求,这一研究方向出现了“全血复活”的趋势,大家将在后面讨论。


为了实现储能和释放过程的化学稳定性,也就是电池充放电周期的安全性和长寿命,大家需要一种电极材料,它在需要时是反应性的,在需要时是稳定的。经过长期的研究和探索,发现了几种锂金属氧化物,如锂钴氧化物、钛酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴锰三元等材料,作为电池活性物质的正极或负极,解决了上述问题。如图所示,磷酸铁锂的橄榄石结构也是一种非常稳定的正极材料结构。在充放电过程中,锂离子在不引起晶格坍塌的情况下被剥离。另外,金属锂电池也有,但与锂离子电池相比微不足道,技术的发展最终要服务于市场。


当然,在解决稳定性问题的同时,也带来了严重的“副作用”,即作为能量载体的锂的比例大幅下降,能量密度下降了一个多数量级。
负极通常选择石墨或其他碳材料作为活性物质,这也符合上述原则。要求是良好的能源载体,相对稳定,储量相对丰富,便于大规模生产。碳元素是一种相对最优的解决方案。当然,这并不是的解决方案,而且负面材料已经被广泛研究过下期讲解。 

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