鋰離子電池正負極材料有什麽區別

來源：香蕉视频APP免费下载電氣  日期：2019-07-24 10:23  瀏覽量：次

　　鋰離子電池正負極材料有什麽區別？鋰離子電池分布在香蕉视频APP免费下载生活的每一個角落，作為電能的載體和眾多設備的動力來源，可以說，離開了鋰離子電池，當今的物質世界就玩不轉了。香蕉视频APP免费下载經常會看到磷酸鐵鋰，三元等專業的鋰離子電池術語，這些都是根據鋰離子電池正極材料來區分鋰離子電池的類型。相對來講，鋰離子電池的正、負極材料對電池性能的影響比較大，是大家比較關心的方麵。那麽，鋰離子電池正負極材料有什麽區別？

　　鋰離子電池的基本構成

　　鋰離子電池內部需要包含幾種基本材料：正極活性物質、負極活性物質、隔離膜、電解質。

　　鋰離子電池正負極材料的區別

　　負極主要是用的石墨，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。

　　正極的電位高於負極，兩者的電勢差構成了電池的電壓。

　　鋰離子電池正極材料

　　正極材料是決定鋰離子電池性能的關鍵材料之一，也是目前商業化鋰離子電池中主要的鋰離子來源，其性能和價袼對鋰離子電池的影響較大。目前研製成功並得到應用的正極材料主要有鈷酸鋰、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。

　　1、鈷酸鋰

　　鈷酸鋰由於具有生產工藝簡單和電化學性能穩定等優勢，所以最先實現商品化。同時由於鈷酸鋰具有工作電壓高、充放電電壓平穩，適合大電流充放電，比能量高、循環性能好等優點，在需要小型充電電池的領域中具有重要應用。鈷酸鋰正極材料的缺點是價格昂貴，實際比容量僅為其理論容量的274mAh/g的50%左右；鈷酸鋰的循環壽命已達到1000次，但仍有待於進一步提高；此外鈷酸鋰的抗過充電性能較差，在較高充電電壓下比容量迅速降低。

　　2、三元材料

　　近幾年來層狀嵌鋰多元過渡金屬複合型正極材料發展迅速，尤其是含有鈷鎳錳三種元素的新型過渡金屬嵌鋰氧化物複合材料。

　　3、錳酸鋰

　　與鈷酸鋰和鎳酸鋰相比，錳酸鋰具有安全性好、耐過充性好、原料錳的資源豐富、價格低廉及無毒性等優點，是很有發展前途的一種正極材料。層狀錳酸鋰用作鋰離子電池正極材料的缺點是雖然容量很高，但在高溫下不穩定，而且在充放電過程中易向尖晶石結構轉變，導致容量衰減過快。

　　4、磷酸鐵鋰

　　隨著動力電池的發展，國內廠家大多傾向於采用磷酸鐵鋰材料。它是一類新型的鋰離子電池用正極材料。該類材料具有高的能量密度、低廉的價格、優異的安全性等特點，特別適用於動力電池。它的出現是鋰離子電池材料的一項重大突破，現已成為各國競相研究的熱點。目前磷酸鐵鋰被認為是最有發展前途的動力電池正極材料。由於磷酸鐵鋰生產技術門檻很高，大多數生產廠商在批量生產時產品的穩定性難以保證。它的缺點是電阻率較大，電極材料利用率低。因此研究工作主要集中在解決其導電率問題上。此外磷酸鐵鋰的專利問題也是其產業過程中的一個需要解決的問題。

　　鋰離子電池負極材料

　　大香蕉啪啪啪池主要負極材料有錫基材料、鋰基材料、鈦酸鋰、碳納米材料、石墨烯材料等。大香蕉啪啪啪池負極材料的能量密度是影響大香蕉啪啪啪池能量密度的主要因素之一。

　　1、碳納米管

　　碳納米管是一種石墨化結構的碳材料，自身具有優良的導電性能，同時由於其脫嵌鋰時深度小、行程短，作為負極材料在大倍率充放電時極化作用較小，可提高電池的大倍率充放電性能。

　　然而，碳納米管直接作為大香蕉啪啪啪池負極材料時，會存在不可逆容量高、電壓滯後及放電平台不明顯等問題。如Ng等采用簡單的過濾製備了單壁碳納米管，將其直接作為負極材料，其首次放電容量為1700mAh/g，可逆容量僅為400mAh/g。

　　2、石墨烯

　　2004年英國Manchester大學研究者首次發現石墨烯材料，並獲得諾貝爾獎。石墨烯是一種由碳六元環形成的新型碳材料，具有很多優異的性能，如大比表麵、高導熱係數、高電子導電性和良好的機械性能，被作為鋰離子電池材料而備受關注。

　　3、鈦酸鋰

　　尖晶石型鈦酸鋰被作為一種備受關注的負極材料，因具有如下優點：

　　1)鈦酸鋰在脫嵌鋰前後幾乎“零應變”；

　　2)嵌大香蕉啪啪啪位較高(1.55V)，避免“鋰枝晶”產生，安全性較高；

　　3)具有很平坦的電壓平台；

　　4)化學擴散係數和庫倫效率高。

　　4、矽基材料

　　矽作為鋰離子電池理想的負極材料，具有如下優點：

　　1)矽可與鋰形成Li4.4Si合金，理論儲鋰比容量高達4200mAh/g(超過石墨比容量的10倍)；

　　2)矽的嵌大香蕉啪啪啪位(0.5V)略高於石墨，在充電時難以形成“鋰枝晶”；

　　3)矽與電解液反應活性低，不會發生有機溶劑的共嵌入現象。　　

　　5、錫合金

　　SnCoC是錫合金負極材料中商業化較成功的一類材料，其將Sn、Co、C三種元素在原子水平上均勻混合，並非晶化處理而得，該材料能有效抑製充放電過程中電極材料的體積變化，提高循環壽命。

　　6、錫氧化物

　　SnO2因具有較高的理論比容量(781mAh/g)而備受關注，然而，其在應用過程中也存在一些問題：首次不可逆容量大、嵌鋰時會存在較大的體積效應(體積膨脹250%～300%)、循環過程中容易團聚等。實驗表明，石墨作為載體，不僅能將SnO2顆粒分散得更均勻，而且能有效抑製顆粒團聚，提高材料的循環穩定性。

　　隨著我國經濟的快速發展，對電池新材料需求的不斷增加，再加上手機、筆記本電腦、數碼相機、攝像機、汽車等產品對新型、高效、環保電池材料的強勁需求，我國電池新材料市場將不斷擴大。大香蕉啪啪啪池負極材料把握動力電池安全性命脈，在鋰離子電池負極材料中，除石墨化中間相碳微球、無定形碳、矽或錫類占據小部分市場份額外，天然石墨和人造石墨占據著90%以上的負極材料市場份額。大香蕉啪啪啪池作為電池未來發展方向，其正負極材料市場發展前景十分好。