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鋰離子電池正極材料的發展和分析

作者:admin????來源:未知????發布時間:2019-08-03 11:20????瀏覽量:
    鋰離子電池可以說是目前世界上應用最成熟最廣泛的新能源,如手機電腦等便攜式電子產品,電動汽車,電動工具,儲能項目。特別是當前中國政府和資本瘋狂投資支持新能源汽車和動力鋰電池產業的發展,簡直到了如火如荼的地步。但是放眼未來,鋰電池組產業還有很長的一段路要走,比如高能量密度體系的開發,成本的進一步降低,資源的回收和利用等問題擺在我們面前。
    今天給大家介紹下關于鋰離子電池材料的現狀和未來發展趨勢。
    我們知道鋰電里所有的材料無非來自于自然界,那首先看一下元素周期表哪些元素能為我們所用呢?
    新型電池材料的開發方向集中展示在下圖,下面將提到一系列代表性的正極和負極材料,從目前商業化可用的材料到可能在未來商業化的有希望的新材料,另外還有一些正負極材料研究的基本性質,機會,挑戰和最新進展。
    增強電池性能的策略:
    a減小活性材料的粒徑尺寸:帶來更快的離子電子傳導率/更高的表面活性/改善機械穩定性
    b形成復合材料:引入導電介質/機械支撐機構
    c摻雜和接枝官能團
    d微調粒子的形態
    e表面包覆
    f對電解質的改性
    正極材料
    這里主要包括層狀LCO,尖晶石LMO,橄欖石LFP等晶體結構。大多數正極材料研究集中在過渡金屬氧化物和聚陰離子化合物上,因為它們具有較高的電壓和較高的容量(100-200mAh/g和3-5V平均電壓)。
    由于中等電壓平臺和較高的理論比容量,金屬氟化物(MF)和氯化物(MCI)近來也已經被積極地研究。然而,MF和MCL通常有比較大的電壓滯后,體積膨脹,副反應,和活性材料的溶解(如下圖)。大多數MF,包括FEF3和FEF2,是因為金屬鹵鍵的高度離子特性引起的帶隙大而帶來的較差的電子傳導性。但他們的開放式結構可以支持良好的離子傳導。相同的原因,氯化物也具有差的電子電導率。為了避免膨脹,防止干燥過程S蒸發,并形成完整的電池陽極,電極可以制成Li2S的形式。這是因為Li2S具有更高的熔點。
    聚合物鋰離子電池的電解液修飾也是改善S溶解的一個通用方法。LINO3和P2S5添加劑用于形成良好的SEI在Li金屬的表面,以防止還原和多硫化物的隨后沉淀。也可加入鋰多硫化物以暫時降低正極的溶解,固態電解質也可以防止多硫化物的溶解,并在同一時間,通過避免鋰枝晶短路增強電池安全。

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