鉅大LARGE | 點擊量:872次 | 2021年06月17日
鋰離子電池正極材料的那些值得了解的知識點
你了解鋰離子電池正極材料嗎?在生活中,你可能接觸過各種各樣的電子產品,那么你可能并不了解它的一些組成部分,比如它可能含有的鋰離子電池正極材料,那么接下來讓小編帶領大家一起學習鋰離子電池正極材料。
提高鋰離子電池的能量密度是近年來提出的新思路。高壓數據包括兩類正極數據:類尖晶石晶體結構和類橄欖石晶體結構。LiMpO4(M=Co,Ni)是一種典型的高壓橄欖石晶體結構數據。其中,LiCopO4放電電勢4.8v,LiNipO4放電電勢5.2v,理論容量接近170mAh/g。
鋰離子電池的工作原理就是指其充放電原理。當對電池進行充電時,電池的正極上有鋰離子生成,生成的鋰離子經過電解液運動到負極。而作為負極的碳呈層狀結構,它有很多微孔,到達負極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中,嵌入的鋰離子越多,充電容量越高。
5.2v是目前最高的充放電電壓。由于沒有相應的電解質,所以有關鋰離子電池LiNipO4正極數據的功能也沒有報道。有關LiCopO4數據的報道較多,但在現有電解質體系下得到的LiCopO4數據的循環充放電功能很差。
同樣道理,當對電池進行放電時(即我們使用電池的過程),嵌在負極碳層中的鋰離子脫出,又運動回到正極。回到正極的鋰離子越多,放電容量越高。我們通常所說的電池容量指的就是放電容量。
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%
LiCoO2一般采用高溫固相法制備,該種方法工藝簡單、容易操作、適宜于工業化生產,但是也存在著以下缺點:反應物難以混合均勻,要較高的反應溫度和較長的反應時間,能耗大,產物顆粒較大,形貌不規則,均勻性差,并且難以控制,從而導致電化學性能重現性差。為了克服固相反應的缺點,溶膠-凝膠法、水熱法、共沉淀法、模板法等方法被用來制備LiCoO2,這些方法的優點是可以使Li+和Co2+之間充分接觸,基本達到原子水平的混合,容易控制產物的粒徑和組成。但是這類制備方法工序比較繁瑣,工藝流程復雜,成本高,不適用于工業化生產。
不難看出,在鋰離子電池的充放電過程中,鋰離子處于從正極→負極→正極的運動狀態。假如我們把鋰離子電池形象地比喻為一把搖椅,搖椅的兩端為電池的兩極,而鋰離子就象優秀的運動健將,在搖椅的兩端來回奔跑。所以,專家們又給了鋰離子電池一個可愛的名字搖椅式電池。
鋰錳氧化物重要有層狀LiMnO2和尖晶石型LiMn2O4兩類。LiMnO2屬于正交晶系,巖鹽結構,氧原子分布為扭變四方密堆結構,其空間點群為pmnm,理論比容量達到286mAh/g,充放電范圍為2.5~4.3V,是一種較有開發前景的正極材料。缺點是其在循環過程中,晶型易轉變為尖晶石型結構,使其比容量下降。目前提高其電化學性能的手段有摻雜和合成復合材料等。LiMn2O4為尖石型結構,立方晶系,Fd3m點群,其Mn2O4框架是一個四面體與八面體共面的三維結構,Li從Mn2O4框架中進行嵌入/脫嵌,在Li+嵌/脫過程中晶體各向同性地膨脹/收縮,晶體結構體積變化極小。
相信通過閱讀上面的內容,大家對鋰離子電池正極材料有了初步的了解,同時也希望大家在學習過程中,做好總結,這樣才能不斷提升自己的設計水平。
下一篇:均衡充電的原理以及它的特點分析