锂电池厂家介绍,锂离子电池四大材料

来源:锂电池厂家   2019-09-23  阅读数:

  锂离子电池的应用十分广泛,小到我们平常使用的智能手机、照相机、笔记本电脑等数码产品,大到新能源汽车、军工用品,等等。锂离子电池是一种充电电池,它的工作原理主要依靠锂离子在正极和负极之间来回移动工作。在充放电过程中,Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌:充电时,Li+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态;放电时则相反。

锂离子电池充放电原理图

  锂离子电池四大关键性材料:正极、负极、隔膜、电解液。

锂离子电池结构

一、锂离子电池正极材料

锂离子电池正极材料

  正极是决定锂离子电池性能和成本的重要因素,也是制约电池容量进一步提高的关键因素;是电池能量密度提高的关键技术突破方向,从磷酸铁锂(LFP)、三元到高镍三元,电池能量密度不断提升。正极材料在动力电池生产成本中占20%~30%。

正极材料性能对比

正极材料性能对比

  随着新能源汽车的发展,纯电动汽车政府补贴的门槛也提高,要求的动力电池能量密度越来越高。目前发展前景最广阔的动力锂电池正极材料是三元材料(NCM/NCA)。随着正极材料中镍含量占比提高,电池能量密度提升,安全性能下降,制备难度上升,主流三元材料中333型、523型和622型NCM(如图二所示)国内均实现量产,811型能够量产的厂家较少。

锂离子电池三元材料(NCM)结构图

二、锂离子电池负极材料

锂离子电池负极材料

  是锂离子电池重要组成部分,性能优异的负极材料具备较高比能量、相对锂电极的电极电势低、充放电反应的可能性好、与电解液兼容性好,约占锂离子电池成本10%~15%。

负极材料性能对比

负极材料性能对比

  综合锂离子电池的生产成本和性能,目前电池负极材料以人造石墨为主,未来将以硅碳负极作为提升锂电池能量的突破口。

三、锂离子电池电解液

  号称锂离子电池的“血液”,承担着运输锂离子的重任,是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证,同时也在一定程度上影响锂离子电池的安全性,其成本约占锂离子生产成本的5%~10%。

  作用:锂电池电解液是有机溶剂中溶有电解质锂盐的离子型导体,是电池中是离子传输的载体,在电池正负极之间起到传输能量的作用。

  组成:电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质、添加剂等材料在一定条件下,按一定比例配置而成。

有机溶剂

电解质有机溶剂

  常用电解液体系:EC+DMC,EC+DE,,EC+DMC+EMC,EC+DMC+DEC等。

电解质锂盐

电解质锂盐

  常用电解质锂盐:六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiCLO4),从成本、安全性等方面考虑,六氟磷酸锂是目前用的最多的。

添加剂

锂离子电池添加剂

四、锂离子电池隔膜

锂离子电池隔膜

  主要作用:将锂离子电池的正、负极隔开,只让电解质的离子通过以防止两极接触而短路。

  性能:隔膜性能决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性。

  分类:对于不同锂电池系列,由于电解液为有机溶剂体系,因而需要耐有机溶剂的膈膜材料一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜。

锂离子电池隔膜