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锂离子电池对负极材料的要求有什么

钜大LARGE  |  点击量:175次  |  2020年11月28日  

摘要
负极材料作为锂离子电池的核心部件,在应用时通常需要满足以下条件:①嵌锂电位低且平稳,以保证较高的输出电压;②允许较多的锂离子可逆脱嵌,比容量较高;③在充放电过程中结构相对稳定,具有较长的循环寿命;④较

负极材料作为锂离子电池的核心部件,在应用时通常要满足以下条件:


①嵌锂电位低且平稳,以保证较高的输出电压;


②允许较多的锂离子可逆脱嵌,比容量较高;


③在充放电过程中结构相对稳定,具有较长的循环寿命;


④较高的电子电导率、离子电导率和低的电荷转移电阻,以保证较小的电压极化和良好的倍率性能;


⑤能够与电解液形成稳定的固体电解质膜,保证较高的库仑效率;


⑥制备工艺简单,易于产业化,价格便宜;


⑦环境友好,在材料的生产和实际使用过程中不会对环境造成严重污染;


⑧资源丰富等。


30多年来,虽然不断有新型锂离子电池负极材料被报道出来,但是真正能够获得商业化应用的却寥寥无几,重要是因为很少有材料能兼顾以上条件。例如,虽然金属氧化物、硫化物和氮化物等以转化反应为机理的材料具有较高的比容量,但是它们在嵌锂过程中平台电位高、极化严重、体积变化大、难以形成稳定的SEI且成本高等问题使之不能真正获得实际应用。


石墨正是因为较好地兼顾了上述条件,才得到了广泛的应用。此外,虽然Li4Ti5O12容量低且嵌锂电位高,但是它在充放电过程中结构稳定,允许高倍率充放电,因此在动力锂电池和大规模储能中也有一定的应用。


负极材料的生产只是整个电池制作工艺过程中的一环,标准的制定有助于电池公司对材料的优劣做出评判。另外,材料在生产和运输过程中难免会受到人、机、料、环境和测试条件等因素的影响,只有将它们的各项理化性质参数标准化,才能真正确保其可靠性。


一般而言,负极材料的关键性技术指标有:晶体结构、粒度分布、振实密度、比表面积、pH、水含量、主元素含量、杂质元素含量、首次放电比容量和首次充放电效率等。


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