锂电池正负极材料技术发展,锂离子电池正负极材料作用

来源：存能电气  日期：2019-11-05 15:38  浏览量：次

　　锂电池正负极材料技术发展，锂离子电池正负极材料作用。锂离子电池因具有高的比能量，长循环寿命，低自放电和绿色环保等一系列优点，相对来讲,锂离子电池的正、负极材料对电池性能的影响比较大,是大家比较关心的方面。下面小编带大家了解锂电池正负极材料技术发展和锂离子电池正负极材料作用。

　　1、锂电池正极材料的技术发展

　　①锰酸锂正极材料

　　锰酸锂是研究较早的锂电池正极材料，是最具发展前途的动力锂电正极材料之一，其应用主要集中在消费类电池市场，在动力电池领域也有一定的应用，前瞻预判未来锰酸锂在正极材料的比重将会不断提升。

　　②磷酸铁锂正极材料

　　我国磷酸铁锂的产业化发展与国际基本同步，目前国内部分产品的成本比国外同类产品要低，在性能、单位产能方面的差距并非遥不可及，未来随着磷酸铁锂生产技术的不断完善，其市场前景依然为产业界所看好。

　　③钴酸锂正极材料

　　钴酸锂自从锂电池商业化以来,一直作为正极材料地主流被应用。由于表面修饰改性这种技术方案只能达到不完全地表面性质改变,因此其在解决钴酸锂高电压下地晶体结构不稳定性问题上地可行性值得怀疑，因此，通过提高充电电压来进一步提高材料地可逆比容量方面，镍钴锰酸锂比钴酸锂更有优势。

　　2、锂电池负极材料的技术发展

　　①石墨负极材料

　　石墨由于具备电子电导率高，锂离子扩散系数大，层状结构在嵌锂前后体积变化小，嵌锂容量高和嵌锂电位低等优点，成为目前主流的商业化锂离子负极材料。

　　但由于石墨本身结构特性的制约，石墨负极材料的发展也遇到了瓶颈，容量若已经达到极限，则不能满足大型动力电池所要求的持续大电流放电能力。因此业界开始把目光投向费石墨类材料。

　　②硅基负极材料

　　硅是半导体材料，自身的电导率较低。在电化学循环过程中，锂离子的嵌入和脱出会使材料体积发生300%以上的膨胀与收缩，产生的机械作用力会使材料逐渐粉化，造成结构坍塌，最终导致电极活性物质与集流体脱离，丧失电接触，导致电池循环性能大大降低。

　　与传统石墨负极相比，硅具有超高的理论比容量和较低的脱锂电位，且硅的电压平台略高于石墨，在充电时难引起表面析锂，安全性能更好。硅成为锂离子电池碳基负极升级换代的富有潜力的选择之一。

　　③钛酸锂负极材料

　　与碳负极材料相比，钛酸锂的电位高，钛酸锂电池超长的循环寿命，不同凡响的安全性，优异的功率特性以及良好的经济性，这些特性却将会是成就目前正在崛起的大规模锂电储能产业的重要基石。

　　国内外对钛酸锂电池技术的研究可谓是风起云涌。其产业链可分为钛酸锂材料制备、钛酸锂电池生产与钛酸锂电池系统的集成系统的集成及其在电动车及储能市场的应用。

　　锂离子电池正负极材料作用

　　1、锂离子电池负极材料的作用

　　锂离子电池的负极活性材料主要为碳材料，其成功之处即在于以碳负极替代了锂负极，从而充放电过程中锂在负极表面的沉积和溶解变为锂在碳颗粒中的嵌入和脱出，减少了锂枝晶形成的可能，大大地提高了电池的安全性，但这并不表示使用碳负极不存在安全性问题。

　　负极活性材料的物化结构性质对锂离子的嵌入和脱出有决定性的影响，使用容易脱嵌的活性材料，充放循环时，活性材料的结构变化小，而且这种微小变化是可逆的，因此有利于延长充放循环寿命。

　　2、锂离子电池正极材料作用

　　不同的正极材料种类，决定了电池充放电功率的大体范围。比如，正极材料的晶体结构稳定性，颗粒尺寸，掺杂原子，碳包覆工艺，材料的制备方法等。以上因素最终都是通过影响正极材料容纳锂离子的能力和脱嵌嵌入通道的通畅性来影响锂电池的功率密度。

　　每种正极材料都有其理论能量密度，选择了一种正极材料，就选择了电芯能量密度的上限。正极材料的用量设计和加工制作过程中的振实密度也对电芯成品的能量密度产生影响。

　　影响电芯循环寿命的因素很多，与正极材料相关的，主要有正极材料活性物质在循环使用中的损耗，以及充放电过程中，材料结构的崩坏引发的正极容纳锂离子能力的衰减。而正极材料中的杂质成分，比如单质铁和三价铁，都会与电解液相互作用，产生不良副反应，或者造成内部微短路。

　　锂离子电池的发展得益于正负极材料的发展，随着锂离子电池的应用范围不断扩大和人们对锂离子电池性能需求越来越严格，对制备锂离子电池的正负极材料的要求会越来越高，这需要人们一方面对现有正负极材料进行性能改进，另一方面寻求安全性能和循环性能更加优异的替代物。