锂离子电池的化学解析

如题所述

负极材料:多采用石墨。新的研究发现钛酸盐可能是更好的材料。 负极反应:放电时锂离子脱插,充电时锂离子插入。充电时:xLi + xe + 6C →LixC6 放电时:LixC6 → xLi + xe + 6C
大体分为以下几种:
第一种是碳负极材料: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。没有商业化产品。
第三种是含锂过渡金属氮化物负极材料,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 ,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:目前合肥翔正化学科技有限公司根据2009年锂电池新能源行业的市场发展最新动向,诸多公司已经开始使用纳米氧化钛和纳米氧化硅添加在以前传统的石墨,锡氧化物,纳米碳管里面,极大地提高锂电池的充放电量和充放电次数。 电池涂碳铝箔(导电涂层)
涂碳铝箔在锂离子电池应用中的优势
1、抑制电池极化,减少热效应,提高倍率性能;
2、降低电池内阻,并明显降低了循环过程的动态内阻增幅;
3、提高一致性,增加电池的循环寿命;
4、提高活性物质与集流体的粘附力,降低极片制造成本;
5、保护集流体不被电解液腐蚀;
6、改善磷酸铁锂、钛酸锂材料的加工性能。 涂碳铝箔/铜箔的性能优势
1.显著提高电池组使用一致性,大幅降低电池组成本。如:
明显降低电芯动态内阻增幅 ;  提高电池组的压差一致性 ;  延长电池组寿命 ;  大幅降低电池组成本。
2.提高活性材料和集流体的粘接附着力,降低极片制造成本。如:
改善使用水性体系的正极材料和集电极的附着力;  改善纳米级或亚微米级的正极材料和集电极的附着力;  改善钛酸锂或其他高容量负极材料和集电极的附着力;  提高极片制成合格率,降低极片制造成本。
涂碳铝箔与光箔的电池极片粘附力测试图
使用涂碳铝箔后极片粘附力由原来10gf提高到60gf(用3M胶带或百格刀法),粘附力显著提高。
3.减小极化,提高倍率和克容量,提升电池性能。如:
部分降低活性材料中粘接剂的比例,提高克容量;  改善活性物质和集流体之间的电接触;  减少极化,提高功率性能。
不同铝箔的电池倍率性能图
其中C-AL为涂碳铝箔,E-AL为蚀刻铝箔,U-AL为光铝箔
4.保护集流体,延长电池使用寿命。如:
防止集流极腐蚀、氧化;  提高集流极表面张力,增强集流极的易涂覆性能;  可替代成本较高的蚀刻箔或用更薄的箔材替代原有的标准箔材。
不同铝箔的电池循环曲线图(200周)
其中(1)为光铝箔,(2)为蚀刻铝箔,(3)为涂碳铝箔

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