Aigtek科普:锂离子电池结构及其材料介绍
锂离子电池结构
正极:活性物质,导电剂、溶剂、粘合剂、基体。
电池放电时从外电路获得电子的电极,此时电极发生还原反应。通常是电位高的电极。锂离子电池中的钴酸锂、锰酸锂电极等。
负极:活性物质(石墨、MCMB、CMS),粘合剂、溶剂、基体。
电池放电时向外电路输送电子的电极,此时电极发生氧化反应。通常是电位低的电极,锂离子电池中石墨电极。
隔膜
隔膜是放置于两极之间,作为隔离电极的装置,藉以避免两极上的活性物质直接接触而造成电池内部的短路。但隔膜仍需能让带电离子通过,以形成通路。
锂离子电池电芯原材料
正极材料
正极材料在锂电池中市场容量最大、附加值较高,大约占锂电池成本30%,毛利率低则15%,高则70%以上。
目前已批量应用于锂电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、钴镍锰酸锂以及磷酸铁锂。
负极材料
负极材料占锂电成本比例较低,主要有碳负极材料和非碳负极材料。
碳负极材料:被目前商品锂离子电池广泛采用。
优点:安全、循环寿命较长,价格低廉、无毒。
缺点:质量比能量比较低。
非碳负极材料: 按组成分为锂过渡金属氮化物、过渡金属氧化物和纳米合金材料。
优点:有很高的体积能量密度。
缺点:循环稳定性差,不可逆容量较大,制备成本较高,尚未产业化。
负极材料未来以提高容量和循环稳定性为目标,将碳材料与各种高容量非碳负极材料复合以开发高容量、非碳复合负极材料。
隔膜材料
市场化的隔膜材料主要是以聚乙烯(polyethylene,PE)、聚丙烯(polypropylene,PP)为主的聚烯烃(Polyolefin)类隔膜,其中PE 产品主要由湿法工艺制得,PP 产品主要由干法工艺制得。
电解液
锂离子电池电解液材料重点在于高安全性、高环境适应性,主要发展将集中在:新型溶剂(工作温度范围拓宽)、离子液体、新型锂盐(提高环境适应性)、添加剂(阻燃、氧化还原穿梭、保护正负极成膜等)等方面,与新型正、负极材料相匹配,提高安全性、功率和容量,最终安全方便地应用于电动车、储能、航天以及更广泛的领域。
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