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鋰電池負(fù)極材料的分類(lèi),鋰電池負(fù)極材料需滿(mǎn)足哪些要求?

2022-12-15 來(lái)源:OFweek鋰電網(wǎng)

鋰電池是以鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料,使用非水電解質(zhì)溶液的電池,因此這種電池也被稱(chēng)為鋰金屬電池。與其他電池不同,鋰電池具有高充電密度、長(zhǎng)壽命和高單位成本等特點(diǎn)。

鋰電池負(fù)極材料分為兩大類(lèi):第一類(lèi)是碳材料,包括石墨化碳材料和無(wú)定形碳材料:第二類(lèi)是非碳材料,主要包括硅基材料、錫基材料、過(guò)渡金屬氧化物、金屬氮化物及其它合金負(fù)極材料等。

鋰電池負(fù)極材料是電池在充電過(guò)程中,鋰離子和電子的載體,起著能量的儲(chǔ)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。

作為鋰離子嵌入的載體,負(fù)極材料需滿(mǎn)足以下要求:

1、鋰離子在負(fù)極基體中的插入氧化還原電位盡可能低,接近金屬鋰的電位,從而使電池的輸入電壓高;

2、在基體中大量的鋰能夠發(fā)生可逆插入和脫嵌以得到高容量;

3、在插入/脫嵌過(guò)程中,負(fù)極主體結(jié)構(gòu)沒(méi)有或很少發(fā)生變化;

4、氧化還原電位隨Li的插入脫出變化應(yīng)該盡可能少,這樣電池的電壓不會(huì)發(fā)生顯著變化,可保持較平穩(wěn)的充電和放電;

5、插入化合物應(yīng)有較好的的電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率,這樣可以減少極化并能進(jìn)行大電流充放電;

6、主體材料具有良好的表面結(jié)構(gòu),能夠與液體電解質(zhì)形成良好的SEI;

7、插入化合物在整個(gè)電壓范圍內(nèi)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,在形成SEI后不與電解質(zhì)等發(fā)生反應(yīng);

8、鋰離子在主體材料中有較大的擴(kuò)散系數(shù),便于快速充放電;

9、從實(shí)用角度而言,材料應(yīng)具有較好的經(jīng)濟(jì)性以及對(duì)環(huán)境的友好性。

 

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