锂电池的基本组成及关键原材料有哪些

作者: 来源: 发布时间: 2019-11-04 03:13 字号:【

  特种锂离子电池工程研究院是我司与中南大学、华南理工大学和东莞理工学院联合创办,拥有等成熟特种锂离子电池解决方案,可满足客户特殊环境、特殊性能和特殊用途的需求。

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  锂电池的基本组成及关键原材料有哪些?作为新能源及环保低碳的动力电池产业得到迅猛发展,锂电池凭借其优异的性能、成熟的技术成为众多动力电池的主流发展方向。锂电池质轻、续航里程长、适用范围广、能量密度高、输出功率高的优势将逐步得到体现,被作为主要的动力电池发展,是当今新能源车动力电池的主要类型。

  (1)正极材料:电极电势较高、结构稳定的具有嵌锂能力的层状或尖晶石结构的过渡金属氧化物或聚阴离子型化合物,如钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料等。

  (2)负极材料:电位接近锂电位、结构稳定的并可大量储锂的层状石墨、金属单质及金属氧化物,如石墨、中间相碳微球、钛酸锂等。

  (3)电解液:溶有电解质锂盐的有机溶剂,提供锂离子,电解质锂盐有LiPF6、LiClO4、LiBF4等,有机溶剂主要由碳酸二乙酯(DEC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、二甲酯(DMC)等其中的一种或几种混合组成。

  (4)隔膜:置于正负极之间,防止正负极直接接触,且允许Li+离子通过的聚烯微多孔膜,如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP),或它们复合膜,PP/PE/PP三层隔膜。

  充电时正极的Li+和电解液中的Li+向负极聚集,得到电子,被还原成Li镶嵌在负极的碳素材料中。放电时镶嵌在负极碳素材料中的Li失去电子,进入电解液,电解液内的Li+向正极移动。

  锂电池材料构成主要有:正极材料、负极材料、隔膜、电解液。近年来,锂电池相关政策陆续出台推动着产业上下游企业如雨后春笋般成立。正极材料在锂电池的总成本中占据40%以上的比例,并且正极材料的性能直接影响了锂电池的各项性能指标,所以锂电正极材料在锂电池中占据核心地位。

  1.在正极材料当中,最常用的材料有钴酸锂,锰酸锂,磷酸铁锂和三元材料(镍钴锰的聚合物)。正极材料占有较大比例,因为正极材料的性能直接影响着锂电池的性能,其成本也直接决定电池成本高低。

  2.在负极材料当中,目前负极材料主要以天然石墨和人造石墨为主。正在探索的负极材料有氮化物、PAS、锡基氧化物、锡合金、纳米负极材料,以及其他的一些金属间化合物等。负极材料作为锂电池四大组成材料之一,在提高电池的容量以及循环性能方面起到了重要作用,处于锂电池产业中游的核心环节。

  3.市场化的隔膜材料主要是以聚乙烯、聚丙烯为主的聚烯烃类隔膜。锂电池的结构中,隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性,性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。

  4.电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料,在一定条件下、按一定比例配制而成的。电解液在锂电池正、负极之间起到传导离子的作用,是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证。

  实际上,在锂电池原材料领域,任何微小的技术革新都有可能掀起新一轮的市场拓展,我国企业应加强对正极材料关键技术的研发攻关,取得国际领先地位,增强核心竞争力,在国际竞争中取得优势。

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