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                          鋰離子電池正極材料的特點

                          時間:2017-03-15 分享:
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                          鋰離子電池相對于其它電池的不同點

                          與鎳氫電池相比,鋰離子電池的充放電電壓較高,大約是鎳氫電池的3倍,為3.7 V,而鎳氫電池的充放電電壓為1.2 V。而與鋰金屬電池相比,二者皆具有較高的體積比能 量和質量比能 量,但相對而言,鋰離子電池的穩定性要比鋰金屬電池好。對于以往的鉛酸電池、鎳鎘電池,在性能和穩定性上都比不上目前應用廣泛的鋰離子電池,也逐漸被鋰離子電池、燃料電池等所替代。此外,鋰離子電池的體積比能 量和質量比能 量比鎳氫電池高,在工作原理上,鋰離子電池不同于其他電池,例如,在鉛酸電池體系中,反應物是電解質,而對于鋰離子電池,其實通過在正極負極之間的電解質傳遞,其正極負極都用的是嵌入式材料,電解質很容易在正負極之間進行傳遞,因此,鋰離子電池還有一個稱號,叫做“搖擺電池”。


                          鋰離子電池的工作原理

                          鋰離子電池的工作原理較為簡單,放電時,負極材料中會脫離出部分鋰離子,進入到電解質溶液中,而在電解質中會有等量的鋰離子嵌入到正極材料中,在外電路中,相同的時間里,電子會從負極流向正極,對用負載進行供電,提供能 量。鋰離子電池還可以進行可逆的充電過程,這發生在正負極上有電流或外電壓加載時。 


                          鋰離子電池正極材料的特點

                          在鋰離子電池的初次提出以及問世后,對于正極材料的研究就一直進行著,各種成本低,性能好的新型正極材料都被廣泛研究和探討,作為鋰離子電池的正極材料,其須滿足的幾點要求分別是:①容易合成且成本較低;②對環境污染性較??;③在與電解質接觸時有較強的穩定性;④需具有較強的導電能力;⑤當鋰離子在電解質中傳遞時,在正極材料的嵌入和脫出時要能夠快速的與鋰離子發生反應;⑥須能與鋰離子發生可逆的化學反應;⑦須能夠發生氧化還原反應,含有過渡金屬元素。滿足上述要求后,對于新型正極材料的設計還需要考慮的一點是嵌入式電池體系的動力學性能和熱力學性能。而對于正極材料的形貌和結構也是設計時需要考慮的因素。


                          顆粒大小對正極材料電化學性能的影響

                          材料顆粒的直徑大小、密度、形貌以及分布對電池正極的動力學有很大的影響,在電池的穩定性、電化學性能上均扮演著重要的角色,例如,球形晶粒團聚會形成單一的尖晶石球形晶粒,這會加強電池的循環性能,顆粒直徑較小可以使化學反應更加迅速,這是因為離子和電子在材料中的擴散路徑會隨著顆粒直徑減小而縮短,但過小的顆粒尺寸也是有相應的缺點的,例如較低的振實密度會造成能 量密度過低,熱穩定性較差,當電解質中發生反應時,反應活 性會降低。在不斷研究分析中,各類的合成方法會合成不同尺寸的材料顆粒,合適的顆粒尺寸和形貌會使鋰離子電池的性能更加優越。