如何選擇鋰離子電池的正極材料?
來源：寶鄂實業(yè)
2020-04-15 18:55
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如何選擇鋰離子電池正極材料?
鋰離子電池的負極材料主要負責在電池反應中提供鋰離子。鋰離子電池正極材料的選擇一般需要具備以下特點:
(1)材料中含有易氧化/還原的離子，如過渡金屬;
(2)正極材料的使用可以保證Li的可逆嵌入和脫嵌，有利于更高的能量;
(3)由于Li +需要進行可逆的嵌套和去嵌套，為了保證可可的穩(wěn)定可持續(xù)性，需要將這些材料可逆的去嵌在Li +中，主體結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化;
為了保證整個電池能進行更穩(wěn)定的充放電，要求正極的氧化還原電位變化很小，保證電池電壓不會有明顯的變化;
材料中的離子和電子具有盡可能高的電導率，從而減少極化現(xiàn)象，也可以是一個電池可以有一個大的電流充放電;
該材料在正常工作環(huán)境下具有良好的穩(wěn)定性，盡量不與電解質(zhì)發(fā)生反應;
7 .保證鋰離子在電極材料中易于擴散，便于快速充放電;
今天很好的熱穩(wěn)定性;
9. 從實際應用來看，這種材料盡可能便宜，無污染。
雖然理論上有很多材料被用作鋰離子電池的正極材料，但一般來說，目前使用的正極材料本身都不滿足所有這些條件。今天的大眾市場鋰離子電池與許多年前的材料相同，主要是過渡金屬的氧化物。當然，目前的研究人員正在努力探索和改進這一過程，盡可能優(yōu)化現(xiàn)有的正極材料，尋找更好的正極材料，目前這些常用的鋰離子電池正極材料的性能如表1所示:
表1常用陽極材料性能比較
正電極材料的優(yōu)缺點
氧化鈷鋰(LiCoO2)
高容量(138mAh/g)，循環(huán)性能好，可大電流充放電
資源有限，價格高，安全性差
鋰nickelate (LiNiO2)
最高容量(180mAh/g)，價格更低
循環(huán)不良，生產(chǎn)控制困難，安全性差
尖晶石錳酸鋰(LiMn2O2)
資源豐富，價格低廉，電流充放電性能好，安全性好，污染少
低容量(100-110mah /g)，高溫衰減塊(50-60℃)
鋰離子電池的基本原理是什么
構(gòu)成鋰離子電池正極和負極的化合物需要能夠使鋰離子可逆地嵌入和釋放。電池在正常工作狀態(tài)時,為了滿足這份工作的要求,金屬鋰電池用離子存在,他們能夠在內(nèi)部電池陽極材料都是正常“嵌入式”晶格,并能夠從晶格“out”,在整個工作的條件,他們需要不斷地以這種方式“嵌入”,不斷“out”,所以,保持電池的工作,發(fā)揮其有效性,嵌入和出現(xiàn),不破壞的是負晶結(jié)構(gòu)。
