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鋰電池材料
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鋰電池,又稱二次電池,是指含有鋰金屬的電池。 最早的「鋰電池」是指含有鋰金屬的一次性電池。 然而,由於鋰金屬的能量密度較高,該電池後來被改進為鋰離子二次電池(放電時為鋰離子,滿電時為金屬鋰),可通過充電重複使用,廣泛應用於各種電子3C產品中 (手機、數位相機、筆記型電腦、MP3等)。[1]

鋰電池材料介紹: 1 正極資料:錳酸鋰(LiMn2O4)、磷酸鐵鋰(LiFePO4)和鋰鎳鈷(linicoo2)通常用作主要資料。 向陰極活性資料中添加導電劑和樹脂粘合劑,並在鋁基體上塗覆一薄層。 在結構上,鋰鈷氧化物和鋰鎳氧化物具有非常相同的結構,而鋰錳氧化物類似於尖晶石結構,在放電下其結構穩定性更好。 從優缺點來看,鋰鈷是最常見的,但原料來源匱乏。 鋰鎳具有最高的重量能量密度,但安全性較差。 鋰錳是最便宜的,但其能量密度和高溫熱穩定性較差。 此外,麻省理工學院和索尼公司的實驗結果證明,磷酸鐵鋰同時具有鋰鈷、鋰鎳和鋰錳的主要優勢,但不含鈷等貴重元素。 具有成本低、無毒、功率大、容量大等優點,符合安全環保要求。 它最近也成為主流資料。

2 負極資料:主要為碳素資料,分為石墨系統和焦炭系統。 石墨系統具有重量高、能量密度高、結構規則等特點,在電子產品的使用和充電器的設計上具有優勢。 焦炭系負極資料在第一次充放電反應中具有較高的不可逆電容,但這種資料可以高C率充放電,而且這種資料的放電曲線是傾斜的,有利於利用電壓監測電池容量的消耗。

3 隔離隔膜:它是一種微孔和多孔膜,放置在正極和負極板上。 它主要由PP和PE製成。 其功能是關閉或堵塞通道。 主要用於隔離正負極板,防止短路,使離子通過,維護電解液。 所謂封閉或堵塞功能,是在電池溫度異常升高時,堵塞或堵塞作為離子通道的氣孔,從而停止電池的充放電反應。[2] 分離器可有效防止因外部短路引起的電流過大而導致電池異常發熱。 隔離膜分為三類:非織造纖維墊、多孔聚合物膜和無機複合膜

(1)非織造纖維墊:由天然或合成纖維製成,通常孔隙率為60%~80%,孔徑為20~50um,厚度為100~200um。 纖維直徑決定薄膜厚度和表面平整度。 如果纖維直徑接近厚度,則只能有一層纖維。 當兩個或兩個以上的此類光纖彼此相鄰時,結構中可能存在區域性開放空間,無法有效防止正負極短路。 現時,它用於鎳鎘和鎳氫電池。

(2)多孔聚合物膜:孔隙率約40%,膜厚約20um。 當電池溫度異常高時,多孔聚合物膜在軟化點溫度下開始收縮,這是由於其結晶狀態和非晶狀態之間的密度差異造成的。 它通常用於商用鋰電池。

(3)無機混合膜:由納米粒子無機金屬氧化物製成,採用溶膠-凝膠科技與無紡布纖維墊結合。 它具有優異的熱安全性和尺寸穩定性。 主要用於電動汽車、電動工具等大型鋰電池。

4 電解液:電解液的主要功能是傳導鋰離子,隔離正負極之間的直接接觸。 為了溶解主電解質成分的鋰鹽,它必須具有高介電常數和與鋰離子相容性好的溶劑,即不阻礙離子運動的低粘度有機溶液,並且必須處於液態, 鋰離子電池工作溫度範圍內的低冰點和高沸點。 電解質是一種離子導體,當正負電極之間發生化學反應時,它可以移動離子,主要是在整個電化學反應中離子的傳導。 電解質分為三類:液體電解質、聚合物電解質和固體電解質。 現時,液體電解質和聚合物電解質可以商品化,主要用於3C產品,而固體電解質仍處於實驗階段。六氟磷酸鋰是電解液的核心原材料,佔電解液成本的50%左右,在國際上由東電化學工業、Suterakemifa、森田化學等幾家日本大廠壟斷

5 安全閥:為保證鋰離子電池的安全,一般通過外部電路控制或在電池內部設定異常電流切斷安全裝置。 實際上,安全閥是一種一次性不可修復的破裂膜。 一旦進入工作狀態,保護電池停止工作。 囙此,它是電池的最後一種保護手段。

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鋰電池材料市場與技術發展趨勢

參考資料

  1. 鋰電池材料10.15.2014 MoneyDJ理財網
  2. 電池四大材料發展現況大解析02.28.2019 鉅亨網