鋰離子電池正極材料如何選材?

鋰離子電池是新能源汽車目前使用最普遍的動(dòng)力電池,主要由正極材料、負(fù)極材料隔膜和電解液等構(gòu)成。

【鋰離子充放電過程】

鋰離子電池實(shí)質(zhì)上屬于一種鋰離子濃度差電池,經(jīng)過鋰離子在正負(fù)極之間的往返嵌入或脫嵌形成充電和放電的過程。(鋰離子充電過程)鋰離子正極脫嵌后經(jīng)過電解質(zhì)與隔膜嵌入負(fù)極,負(fù)極處于富鋰態(tài),正極處于貧鋰態(tài),同時(shí)電子的補(bǔ)償從外電路供給到碳負(fù)極,保持負(fù)極的電平衡。(鋰離子放電過程)放電過程與充電過程相反,鋰離子從負(fù)極脫嵌,經(jīng)過電解質(zhì)和隔膜回到正極,正極處于富鋰態(tài),而此時(shí)電子從負(fù)極流出,通過銅箔灰機(jī)成電流供外電路使用。

【不可逆的消耗以及安全性】

在理想的充放電情況下,并不會(huì)破壞正負(fù)極材料的晶體結(jié)構(gòu),也不會(huì)有材料的損失,即鋰離子電池反應(yīng)是理想的可逆的電化學(xué)反應(yīng)。但是,實(shí)際上鋰離子電池幾乎每時(shí)每刻都存在著對(duì)電池材料的不可逆消耗,電解液分解,活性物質(zhì)的溶解,金屬鋰沉淀等這些消耗都是經(jīng)過數(shù)次的積累,會(huì)減少電池的容量,影響電池的充放電性能,甚至影響鋰離子電池的使用安全。譬如,鋰離子電池在熱沖擊、過充或者過放以及短路等極端情況下,內(nèi)部的活性物質(zhì)以及電解液等,將發(fā)生激烈的電化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生大量的熱量和氣體,極有可能造成熱失控的嚴(yán)重后果。因此,在鋰電池選材方面需要謹(jǐn)慎考量,與此同時(shí),在電池的使用過程中,還需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的監(jiān)控管理,也就是動(dòng)力電池管理系統(tǒng)。