鋰離子電池行業(yè)常見(jiàn)的正負(fù)極材料有哪些

來(lái)源：存能電氣  日期：2019-06-03 09:47  瀏覽量：次

　　鋰離子電池行業(yè)常見(jiàn)的正負(fù)極材料有哪些？鋰離子電池的主要構(gòu)成材料包括電解液、隔離材料、正負(fù)極材料等。正極材料和負(fù)極材料是決定鋰離子電池性能的關(guān)鍵材料之一，也是目前商業(yè)化鋰離子電池中主要的鋰離子來(lái)源，其性能和價(jià)袼對(duì)鋰離子電池的影響較大。

　　鋰電池常見(jiàn)正極材料

　　隨著鋰離子電池的不斷發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域也在逐漸的擴(kuò)大，其在正極材料的使用方面已經(jīng)由單一化向多元化的方向轉(zhuǎn)變，其中包括：橄欖石型磷酸亞鐵鋰、層狀鈷酸鋰、尖晶石型錳酸鋰等等，實(shí)現(xiàn)多種材料的并存。在鋰電池正極材料當(dāng)中，最常用的材料有鈷酸鋰，錳酸鋰，磷酸鐵鋰和三元材料(鎳鈷錳的聚合物)。

　　1.鈷酸鋰

　　作為正極材料，被應(yīng)用的時(shí)間最早，并且直至目前仍然屬于消費(fèi)電子產(chǎn)品中居于主流的正極材料。鈷酸鋰與其他正極材料相比較能夠看出，其工作過(guò)程中電壓較高，充電或者放電時(shí)電壓運(yùn)行較為平穩(wěn)，能夠符合大電流的要求，具有較強(qiáng)的循環(huán)性能，電導(dǎo)效率較高，材料以及鋰電池等工藝較為穩(wěn)定。

　　2.三元正極材料

　　具有較為顯著的三元協(xié)同效應(yīng)，其與鈷酸鋰相比較能夠看出，在熱穩(wěn)定性方面存在較大的優(yōu)勢(shì)，并且生產(chǎn)成本較為低廉，能夠成為鈷酸鋰最佳代替材料。但是其密度較低、循環(huán)性能方面也有待提高。對(duì)此，可以采用改進(jìn)合成工藝以及離子摻雜等進(jìn)行調(diào)整。

　　3.磷酸亞鐵鋰

　　在充電和放電方面具有良好的循環(huán)性能以及熱穩(wěn)定性，在使用過(guò)程中具有較強(qiáng)的安全保障，并且該材料綠色環(huán)保，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的損害，同時(shí)價(jià)格也較為低廉，被我國(guó)電池工業(yè)認(rèn)為是進(jìn)行大型電池模塊生產(chǎn)的最佳材料。

　　4.錳酸鋰

　　在應(yīng)用中具有較強(qiáng)的安全性以及抗過(guò)充性，由于我國(guó)錳資源較為豐富，因此價(jià)格較為低廉，對(duì)環(huán)境的污染較小，無(wú)毒無(wú)害，工業(yè)制備操作較為簡(jiǎn)便。但是其在充電或者放電過(guò)程中，由于尖晶石結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生Jahn-Teller效應(yīng)，再加上高溫狀態(tài)下錳的溶解，容易縮減鋰電池容量，因此其應(yīng)用也受到了較大的限制。

　　鋰離子電池常見(jiàn)負(fù)極材料有哪些？

　　在鋰離子電池材料中，負(fù)極材料屬于重要的組成部分，能夠?qū)φw鋰電池的性能產(chǎn)生較大影響。目前，負(fù)極材料主要被劃分為兩個(gè)類別，一種為商業(yè)化應(yīng)用的碳材料，例如天然石墨、軟碳等，另一類為正處于研發(fā)狀態(tài)，但是市場(chǎng)前景一片大好的非碳負(fù)極材料，例如硅基材料、合金材料、錫金材料等等。

　　鋰離子電池的負(fù)極是由負(fù)極活性物質(zhì)碳材料或非碳材料、粘合劑和添加劑混合制成糊狀膠合劑均勻涂抹在銅箔兩側(cè)，經(jīng)干燥、滾壓而成。負(fù)極材料是鋰離子電池儲(chǔ)存鋰的主體，使鋰離子在充放電過(guò)程中嵌入與脫出。鋰電池充電時(shí)，正極中鋰原子電離成鋰離子和電子，并且鋰離子向負(fù)極運(yùn)動(dòng)與電子合成鋰原子。放電時(shí)，鋰原子從石墨晶體內(nèi)負(fù)極表面電離成鋰離子和電子，并在正極處合成鋰原子。

　　●碳負(fù)極材料

　　此種類型的材料無(wú)論是能量密度、循環(huán)能力，還是成本投入等方面，其都處于表現(xiàn)均衡的負(fù)極材料，同時(shí)也是促進(jìn)鋰離子電池誕生的主要材料，碳材料可以被劃分為兩大類別，即石墨化碳材料以及硬碳。其中，前者主要包括人造石墨以及天然石墨。

　　●天然石墨

　　天然石墨也具有諸多優(yōu)勢(shì)，其結(jié)晶度較高、可嵌入的位置較多，并且價(jià)格較低，是較為理想的鋰離子電池材料。但其也存在一定的弊端，例如在與電解液反應(yīng)時(shí)，相容性較差，在進(jìn)行粉碎時(shí)表面存在諸多缺陷等，這都將對(duì)其充電或放電的性能產(chǎn)生較大的不利影響。

　　從技術(shù)角度來(lái)看，未來(lái)鋰離子電池負(fù)極材料將會(huì)呈現(xiàn)出多樣性的特點(diǎn)。正極材料是決定鋰離子電池性能的關(guān)鍵材料之一，正極材料一直是鋰電池核心，它的選擇直接決定了電池性能的高低。正極材料的選擇主要是，可逆脫鋰和嵌鋰的過(guò)渡金屬氧化物，是鋰電池的重要成分之一。