鉅大LARGE | 點擊量:304次 | 2024年02月02日
制造鋰離子電池用什么材料
鋰電池分為兩種:鋰金屬電池和鋰離子電池。這是根據(jù)鋰存在的形態(tài)來定義的,鋰金屬電池是用金屬鋰做電極,而鋰離子電池則是以離子形態(tài)存在于電極。
鋰金屬電池通過金屬鋰的腐蝕或叫氧化來產(chǎn)生電能的,用完就廢了,不能充電,因此也稱一次電池。鋰離子電池則是利用鋰離子的濃度差進行儲能和放電,電池中不存在金屬鋰,因此也稱鋰二次電池。目前所應用于手機、相機、電動工具、電動汽車、儲能、通信基站等可充鋰電池,均為鋰離子電池。一般市場上大多數(shù)常用可見的鋰電池均為鋰離子電池,大家也習慣簡稱為鋰電池,本文所稱鋰電池也主要指鋰離子電池。
一、鋰電池分類
1、市場上習慣用的兩種分類方式:按極片材料分類和按產(chǎn)品外觀分類。
A、按極片材料分類
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
正極材料:磷酸鐵鋰電池(LFP)、鈷酸鋰電池(LCO)、錳酸鋰電池(LMO)、(二元電池:鎳錳酸鋰/鎳鈷酸鋰)、(三元:鎳鈷錳酸鋰電池(NCM)、鎳鈷鋁酸鋰電池(NCA))
負極材料:鈦酸鋰電池(LTO)、石墨烯電池、納米碳纖維電池
關(guān)于市場上的石墨烯概念,主要是指石墨烯基電池,即在極片中加入石墨烯漿料,或在隔膜上加入石墨烯涂層。鎳酸鋰、鎂基電池市場上基本不存在。
B、按產(chǎn)品外觀分類
分為:圓柱、軟包、方形。
圓柱和方形外包裝多為鋼殼或者鋁殼。軟包外包裝為鋁塑膜,其實軟包也是一種方形,市場上習慣將鋁塑膜包裝的稱為軟包,也有人將軟包電池稱為聚合物電池。
對于圓柱形鋰離子電池,其型號一般為5位數(shù)字。前兩位數(shù)字為電池的直徑,中間兩位數(shù)字為電池的高度。單位為毫米。例如18650鋰電池,它的直徑為18毫米,高度為65毫米。
C、按電解質(zhì)材料的不同
鋰離子電池分為液態(tài)鋰離子電池(LIB)和聚合物鋰離子電池(PLB)。
液態(tài)鋰離子電池使用液體電解質(zhì)(目前動力用電池多為此種)。聚合物鋰離子電池則以固體聚合物電解質(zhì)來代替,這種聚合物可以是“干態(tài)”的,也可以是“膠態(tài)”的,目前大部分采用聚合物凝膠電解質(zhì)。關(guān)于固態(tài)電池,嚴格意義上的是指電極和電解質(zhì)均為固態(tài)的。
D、按電池實用性能分類
功率型電池和能量型電池。能量型電池以高能量密度為特點,主要用于高能量輸出;功率型電池以高功率密度為特點,主要用于瞬間高功率輸出、輸出的電池。而功率能量型鋰電池是伴隨著插電式混合動力車的出現(xiàn)而出現(xiàn)的。它要求電池儲存的能量較高,可以支持一段距離的純電行駛,也要具備較好的功率特性,在低電量的時候進入混合動力模式。
簡單理解,能量型類似于馬拉松選手,要有耐力,就是要求高容量,對大電流放電性能要求不高;那么功率型就是短跑選手,拼的是暴發(fā)力,但耐力也要有,不然容量太小就跑不遠。
二、鋰電池材料構(gòu)成
四大主材:正極材料、負極材料、隔膜、電解液
輔材:NMP、銅箔、鋁箔、鋁殼蓋板、導電劑、粘結(jié)劑、其他(EMD)等。
鋰電池”,是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。1912年鋰金屬電池最早由GiletN.Lewis提出并研究。20世紀70年代時,M.S.Whittingham提出并開始研究鋰離子電池。由于鋰金屬的化學特性非?;顫?,使得鋰金屬的加工、保存、使用,對環(huán)境要求非常高。所以,鋰電池長期沒有得到應用。隨著科學技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)在鋰電池已經(jīng)成為了主流。
鋰電池大致可分為兩類:鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰,并且是可以充電的。可充電電池的第五代產(chǎn)品鋰金屬電池在1996年誕生,其安全性、比容量、自放電率和性能價格比均優(yōu)于鋰離子電池。由于其自身的高技術(shù)要求限制,現(xiàn)在只有少數(shù)幾個國家的在生產(chǎn)這種鋰金屬電池。
碳負極材料
已經(jīng)實際用于鋰離子電池的負極材料基本上都是碳素材料,如人工石墨、天然石墨、中間相碳微球、石油焦、碳纖維、熱解樹脂碳等。
錫基負極材料
錫基負極材料可分為錫的氧化物和錫基復合氧化物兩種。氧化物是指各種價態(tài)金屬錫的氧化物。沒有商業(yè)化產(chǎn)品。
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