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万博max正极材料

2017/2/24 10:51:33

万博max(Lithium Ion Battery,简称LIB)是近20年来发展起来的一种新型max:1990年日本的索尼(Sony)公司率先研制成功万博max;两年之后万博蓄max实现商品化;1999年聚合物万博max也实现商品化。万博max虽然发展的时间较短,但所具有的工作电压高、能量密度大、循环寿命长、无污染等诸多优点使其迅速成为现代蓄max中的一枝新秀。尤其是随着社会的发展,人类需求质量的不断提升,同时对便携式电器所需要的max小型轻量化和有利于环保的双重要求下,对max的性能要求也日益加大,万博max的研究重点也将朝着高比容量、高充放电效率、高循环性能和较低的成本方向发展。

万博max的工作原理实际上是一种万博浓差max,正负电极由两种不同的万博嵌入化合物组成。充电时,Li+从正极脱嵌经过电解质嵌入负极,负极处于富锂态,同时电子的补偿电荷从外电路供给到负极,保证负极的电荷平衡。放电时则相反,Li+从负极脱嵌,经过电解质嵌入正极,正极处于富锂态。在万博max的充放电过程中,万博处于从正极→负极→正极的运动状态,就像一把摇椅,摇椅的两端为max的两极,万博就象优秀的运动健将在摇椅的两端来回奔跑。所以万博max又称摇椅式max。

在锂电实际生产制造中需要用到的材料很多,包括正负极材料、隔膜、电解液、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、聚偏氟乙烯(PVDF)、铝箔、铜箔、铝带、镍带、吸塑等等,其中正极材料、负极材料、隔膜和电解液被称为关键材料,万博max的性能主要取决于这几种关键材料。而在锂max制造的材料成本中,正极材料占的比重最大,在30%以上。所以在万博max的发展中,研究高质量低成本的正极材料是关键的任务之一。

自万博max诞生以来,其发展经历了曲折的过程。正极材料发展到现在虽种类繁多,但真正应用于商业化的鲜有罕见。而作为一种理想的万博max正极材料要求具有以下电化学性能:

(1)具有层状或隧道的晶体结构,以利于万博的嵌入和脱出,结构牢固,在充放电电压范围内的稳定性好,使电极具有良好的充放可逆性,以保证万博max的循环寿命;

(2)充放电过程中,应有尽可能多的万博嵌入和脱出,使电极具有较高的电化学容量;

(3)在万博进行嵌脱时,电极反应的自由能变化应较小,以使max有较平稳的充放电电压,以利于万博max的广泛应用;

(4)万博应有较大的扩散系数,以减少极化造成的能量损耗,保证max有较好的快充放电性能;

(5)分子量小,提高重量能量密度;摩尔体积小,提高体积能量密度。

另外,从实用角度来讲,正极材料应原料来源广泛,价格便宜,易于工业化,并对环境无污染等。

目前研究的正极材料可分为两类:即纯相类和改性类。对纯相类的有钴氧化物、镍氧化物、锰氧化物、钒氧化物、多原子阴离子正极材料、其他正极材料等。

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改性类顾名思义是对纯相类材料进行结构上的改性技术处理,主要包括包覆和掺杂等手段。如三元(如镍钴锰酸锂)或二元(如镍锰酸锂)正极材料等。

商业化的正极材料常见性能列表如下:

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