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锂离子电池负极材料
锂离子电池的负极材料主要可以分为碳基和非碳基两类,其中碳基材料包括天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳,非碳基材料包括硅基材料(硅氧、硅碳、硅基合金)、钛酸锂、锡基材料等。
相较于正极材料领域磷酸铁锂与三元材料分庭抗礼的局面,负极材料的技术路线相对单一。人造石墨凭借性能稳定、循环性能好、安全性能高、技术发展成熟等优势,常年占据锂电池负极材料市场的绝对主流地位,市场份额超80%。
简介:
负极材料是锂离子电池的重要原材料之一。负极材料对于锂离子电池的能量密度、循环性能、充放电倍率以及低温放电性能具有影响较大的影响。从锂电池工作原理来看:在充电过程中,锂离子从正极材料中分离,经过电解液嵌入至负极材料中。
与此同时,电子由负极材料运动至正极材料。由于负极材料具有较多的微孔,因此到达负极的锂离子将嵌入至微孔中,锂离子可嵌入负极材料的数量越多,电池的充电容量越高。
在放电过程中,锂离子从负极材料中脱离,经过电解液嵌入至正极材料。负极的锂离子此时,嵌入至正极材料的锂离子数量越多,电池的放电容量越高。
锂离子电池正负极材料是什么
是锂离子电池吧?锂电池的负极材料就是金属锂。
市面上的锂离子电池负极材料基本就是碳材料,各种碳。具体内容如下:
已研究开发的锂离子电池负极材料主要有:石墨、石焦油、碳纤维、热解炭、炭黑、玻璃炭等,其中石墨和石油最有应用价值。
石墨类碳材料的插锂特性是:①插锂电位低且平坦,可为锂离子电池提供高的、平稳的工作电压;②插锂容量高,LiC6的理论容量为372mAh•g-1③与有机溶剂相容能力差,易发生溶剂共插入,降低插锂性能。
石焦油类碳材料的插、脱锂的特性是:①起始插锂电位高,电位曲线抖斜。一般在1.1V以下开始插锂,整个插锂过程没有明显的电位平台出现;②插层化合物LixC6的组成中,x=0.5左右,插锂容量与热处理温度和表面状态有关;③与溶剂相容性、循环性能好。
碳负极材料的物理性能
碳材料 天然石墨 人造石墨 石油焦炭 沥青焦炭 热解炭 乙炔墨
热处理 2800 2500 2200 1900 1400 1200
温度∕℃
结晶度 229.1 112.1 84.5 3.9 2.5 1.2 1.2
Lc∕nm 47.4 19.3
晶格常数 0.335 1.336 0.337 0.346 0.347 0.380 0.348
d∕nm 0.339 0.343
密度 2.20 1.98 2.00 2.13 2.02 1.60 1.31
g•cm-3 1.95 1.97
比表面积 6.3 1.5 1.9 9.5 4.3 4.0 31.7
cm2•g-1 2.8 4.0
锂离子电池正极和负极是什么材料
正极是铝箔,负极材料石墨。
1.钴酸锂
作为正极材料,被应用的时间最早,并且直至目前仍然属于消费电子产品中居于主流的正极材料。钴酸锂与其他正极材料相比较能够看出,其工作过程中电压较高,充电或者放电时电压运行较为平稳,能够符合大电流的要求,具有较强的循环性能,电导效率较高,材料以及锂离子电池等工艺较为稳定。
2.三元正极材料
具有较为显著的三元协同效应,其与钴酸锂相比较能够看出,在热稳定性方面存在较大的优势,并且生产成本较为低廉,能够成为钴酸锂最佳代替材料。但是其密度较低、循环性能方面也有待提高。对此,可以采用改进合成工艺以及离子掺杂等进行调整。
3.磷酸亚铁锂
在充电和放电方面具有良好的循环性能以及热稳定性,在使用过程中具有较强的安全保障,并且该材料绿色环保,不会对环境造成严重的损害,同时价格也较为低廉,被我国电池工业认为是进行大型电池模块生产的最佳材料。
4.锰酸锂
在应用中具有较强的安全性以及抗过充性,由于我国锰资源较为丰富,因此价格较为低廉,对环境的污染较小,无毒无害,工业制备操作较为简便。但是其在充电或者放电过程中,由于尖晶石结构不稳定,容易出现Jahn-Teller效应,再加上高温状态下锰的溶解,容易缩减锂离子电池容量,因此其应用也受到了较大的限制。
锂离子电池的负极材料有哪些?
锂电池负极材料大体分为以下几种:
第一种是碳负极材料:
目前已经实际用于锂离子电池的负极材料基本上都是碳素材料,如人工石墨、天然石墨、中间相碳微球、石油焦、碳纤维、热解树脂碳等。
第二种是锡基负极材料:
锡基负极材料可分为锡的氧化物和锡基复合氧化物两种。氧化物是指各种价态金属锡的氧化物。目前没有商业化产品。
第三种是含锂过渡金属氮化物负极材料,目前也没有商业化产品。
第四种是合金类负极材料:
包括锡基合金、硅基合金、锗基合金、铝基合金、锑基合金、镁基合金和其它合金,目前也没有商业化产品。
第五种是纳米级负极材料:纳米碳管、纳米合金材料。
第六种纳米材料是纳米氧化物材料