Analysera litiumjonbatterier ur ett kemiskt perspektiv
Batteriöversikt
Liksom alla kemiska batterier består litiumjonbatterier av tre delar: positiv elektrod, negativ elektrod och elektrolyt. Elektrodmaterialen är alla litiumjoner som kan sättas in (införas)/deinterkaleras (deinterkaleras).
Katodmaterial
Katodmaterial: Det finns många tillgängliga katodmaterial, och de flesta vanliga produkter använder litiumjärnfosfat. Jämförelse av olika katodmaterial:
Katodmaterial
Genomsnittlig utspänning
Energi densitet
LiCoO2
3.7 V
140 mAh/g
Li2MnO3
3.7 V
100 mAh/g
LiFePO4
3.2 V
130 mAh/g
Li2FePO4F
3.6 V
115 mAh/g
Positiv elektrodreaktion: Litiumjoner interkaleras under urladdning och litiumjoner deinterkaleras under laddning. Vid laddning: LiFePO4→ Li1-xFePO4 plus xLi plus plus xe- Vid urladdning: Li1-xFePO4 plus xLi plus plus xe- →LiFePO4
Anodmaterial
Anodmaterial: mest används grafit. Ny forskning har funnit att titanat kan vara ett bättre material. Negativ reaktion: Litiumjoner sätts in under laddning och litiumjoner deinterkaleras under urladdning. Vid laddning: xLi plus plus xe- plus 6C → LixC6 Vid urladdning: LixC6→ xLi plus plus xe- plus 6C
Det är grovt uppdelat i följande kategorier:
Den första typen är kolanodmaterial: de anodmaterial som faktiskt används i litiumjonbatterier är i grunden kolmaterial, såsom konstgjord grafit, naturlig grafit, mesofaskolmikrosfärer, petroleumkoks, kolfiber och pyrolytiskt hartskol.
Den andra typen är tennbaserade anodmaterial: tennbaserade anodmaterial kan delas in i tennoxider och tennbaserade kompositoxider. Oxid hänvisar till oxiden av tennmetall i olika valenstillstånd. Det finns inga kommersiella produkter.
Den tredje typen är ett litiumhaltigt anodmaterial av övergångsmetallnitrid, som inte har några kommersiella produkter.
Den fjärde typen är legerade anodmaterial: inklusive tennbaserade legeringar, kiselbaserade legeringar, germaniumbaserade legeringar, aluminiumbaserade legeringar, antimonbaserade legeringar, magnesiumbaserade legeringar och andra legeringar. Det finns inga kommersiella produkter.
Den femte typen är anodmaterial i nanoskala: kolnanorör, nanolegeringsmaterial.
Den sjätte typen av nanomaterial är nanooxidmaterial: enligt de senaste trenderna i marknadsutvecklingen av den nya energiindustrin för litiumbatterier 2009, har många företag börjat använda nano-titanoxid och nanokiseloxid för att lägga till den tidigare traditionella grafit, tennoxid, nanokol Inuti röret förbättras laddnings- och urladdningskapaciteten och antalet laddnings- och urladdningstider avsevärt för litiumbatteriet.
Elektrolyt
Löst ämne: Litiumsalter används ofta, såsom litiumperklorat (LiClO4), litiumhexafluorfosfat (LiPF6) och litiumtetrafluoroborat (LiBF4). Lösningsmedel: Eftersom batteriets arbetsspänning är mycket högre än sönderdelningsspänningen för vatten, används ofta organiska lösningsmedel i litiumjonbatterier, såsom eter, etylenkarbonat, propylenkarbonat och dietylkarbonat. Organiska lösningsmedel skadar ofta grafitens struktur under laddning, vilket gör att den exfolierar och bildar en fast elektrolytinterfas (SEI) på dess yta för att orsaka elektrodpassivering. Organiska lösningsmedel ger också säkerhetsproblem som brandfarlighet och explosion.
Konduktiv beläggning
Batteribelagd kolaluminiumfolie (ledande beläggning)
Fördelar med kolbelagd aluminiumfolie i litiumjonbatteriapplikationer
1. Inhibera batteripolarisering, minska termiska effekter och förbättra hastighetsprestanda;
2. Minska batteriets interna motstånd och minska den dynamiska inre motståndsökningen avsevärt under cykeln;
3. Förbättra konsistensen och öka batteriets livslängd;
4. Förbättra vidhäftningen mellan det aktiva materialet och strömavtagaren, och minska tillverkningskostnaden för polstycket;
5. Skydda strömavtagaren från att korroderas av elektrolyten;
6. Förbättra bearbetningsprestandan för litiumjärnfosfat och litiumtitanatmaterial.
Konduktiv beläggning
Ytbehandlingen av batteriledande substrat med funktionella beläggningar är en banbrytande teknisk innovation. Kolbelagd aluminiumfolie/kopparfolie är för att belägga dispergerad nanoledande grafit och kolbelagda partiklar jämnt och ömtåligt på aluminiumfolie/på kopparfolie. Det kan ge utmärkt statisk elektrisk ledningsförmåga, samla mikroströmmen från det aktiva materialet, vilket avsevärt kan minska kontaktresistansen mellan det positiva/negativa elektrodmaterialet och strömavtagaren, och kan förbättra vidhäftningen mellan de två, vilket kan minska vidhäftningen Mängden medel som används förbättrar i sin tur avsevärt batteriets totala prestanda. Beläggningen är uppdelad i två typer: vattenbaserad (vattenbaserad system) och oljebaserad (organisk lösningsmedelssystem).
Prestandaskillnad
Prestandafördelar med kolbelagd aluminiumfolie/kopparfolie
1. Förbättra batteripaketets konsistens avsevärt och minska kostnaden för batterisammansättningen avsevärt. tycka om:
Minska avsevärt den dynamiska interna motståndsökningen i battericellen;
Förbättra konsistensen av tryckskillnaden i batteripaketet;
Förläng batteritiden;
Sänk batterikostnaden avsevärt.
Förbättra avsevärt konsekvensen i batteripaketanvändningen
Förbättra avsevärt konsekvensen i batteripaketanvändningen
2. Förbättra vidhäftningskraften hos det aktiva materialet och strömavtagaren, och minska tillverkningskostnaden för polstycket. tycka om:
Förbättra vidhäftningen av det positiva elektrodmaterialet och kollektorn med hjälp av det vattenbaserade systemet;
Förbättra vidhäftningen av nano- eller submikronkatodmaterial och kollektorer;
Förbättra vidhäftningen av litiumtitanat eller andra anodmaterial och kollektorer med hög kapacitet;
Förbättra genomgångshastigheten för stolpbitar och minska kostnaderna för stolpbitar.
Förbättra vidhäftningen av aktiva material och strömavtagare
Testschema över vidhäftningen av batteripolen på den kolbelagda aluminiumfolien och den lätta folien
Efter att ha använt kolbelagd aluminiumfolie, ökas vidhäftningen av polstycket från den ursprungliga 10gf till 60gf (med 3M tejp eller 100 grid knife-metoden), och vidhäftningen förbättras avsevärt.
3. Minska polariseringen, öka hastigheten och gramkapaciteten och förbättra batteriets prestanda. tycka om:
Minska delvis andelen bindemedel i det aktiva materialet och öka gramkapaciteten;
Förbättra den elektriska kontakten mellan det aktiva materialet och strömavtagaren;
Minska polariseringen och förbättra kraftprestanda.
Minska polarisering, öka förstoring och gramkapacitet
Minska polarisering, öka förstoring och gramkapacitet
Grafer över batterihastighetsprestanda för olika aluminiumfolier
Bland dem är C-AL kolbelagd aluminiumfolie, E-AL är etsad aluminiumfolie och U-AL är lätt aluminiumfolie
4. Skydda strömavtagaren och förläng batteriets livslängd. tycka om:
Förhindra korrosion och oxidation av strömavtagaren;
Förbättra ytspänningen hos strömavtagaren och förbättra strömavtagarens enkla beläggningsprestanda;
Den kan ersätta etsade folier med högre kostnader eller ersätta de ursprungliga standardfolierna med tunnare folier.
Battericykelkurvdiagram för olika aluminiumfolier (200 veckor)
Bland dem (1) är lätt aluminiumfolie, (2) är etsad aluminiumfolie, (3) är kolbelagd aluminiumfolie
