Я научу вас выбирать материал электрода для литий-ионного аккумулятора.

Литий-ионные батареи могут заряжаться вторично во время использования и относятся к вторичной перезаряжаемой батарее. Основной принцип работы - повторяющееся движение ионов лития между положительным и отрицательным полюсами независимо от формы батареи. Его основными компонентами являются электролиты, положительные пластины, отрицательные пластины и диафрагма. В настоящее время международное производство литий-ионных аккумуляторов в основном сосредоточено в Китае, Японии и Южной Корее. Основными рынками литий-ионных приложений являются мобильные телефоны и компьютеры. С непрерывным развитием литий-ионных аккумуляторов область применения постепенно расширяется, и использование материалов с положительной полярностью изменилось с монолитных на диверсифицированные. К ним относятся: фосфат железа лития оливинового типа, слоистая кобальтовая кислота лития, марганцевая кислота шпинельного типа и т. Д. Для обеспечения сосуществования различных материалов. Из развития технологий видно, что в будущем будет производиться больше новых типов позитивных материалов. К материалу положительного электрода силового элемента предъявляются строгие требования с точки зрения стоимости, характеристик безопасности, циркуляционной способности и плотности энергии. В области прикладных материалов, из-за высокой стоимости и низкой безопасности литий-кобальтовой кислоты, она обычно применима к обычным потребительским батареям в определенных приложениях, и ее трудно удовлетворить требованиям, предъявляемым к силовым батареям. Другие материалы, перечисленные выше, были полностью использованы в нынешних элементах питания. В материале литий-ионной батареи материал отрицательного электрода является важным компонентом, который может иметь большое влияние на производительность всей батареи. В настоящее время материалы с отрицательной полярностью в основном делятся на две категории: одна для коммерческого применения углеродных материалов, таких как природный графит, мягкий углерод, а другая - для неуглеродных отрицательных материалов, которые находятся в стадии исследований и разработок, но имеют хорошие рыночные перспективы. . Например, материалы на основе кремния, материалы из сплавов, материалы Sikkim и так далее.

1 Углеродный отрицательный материал: этот тип материала, будь то плотность энергии, способность к переработке или входящие затраты, является сбалансированным отрицательным материалом, а также основным материалом, который способствует рождению литий-ионных батарей. Углеродные материалы можно разделить на две категории: графитовые углеродные материалы и твердый углерод. Среди них к первым в основном относятся искусственный графит и природный графит. Процесс формирования искусственного графита заключается в следующем: при температурах выше 2500 ° C графически изображаются и получаются мягкие углеродные материалы. MCMB - широко используемый тип искусственного графита. Его структура сферическая, а текстура поверхности относительно гладкая. Диаметр примерно 5-40 мкм. Из-за гладкости поверхности электрода скорость реакции между поверхностью электрода и электролитом снижается, а необратимая емкость снижается. В то же время сферическая структура может способствовать внедрению и дезактивации ионов лития в любом направлении и оказывает большое стимулирующее влияние на стабильность структуры. Природный графит также имеет много преимуществ. У него более высокая кристалличность, больше мест для встраивания и более низкая цена. Это идеальный материал для литий-ионных аккумуляторов. Однако у него есть и определенные недостатки. Например, при реакции с электролитом совместимость плохая, и на поверхности во время дробления имеется много дефектов, которые будут иметь большее негативное влияние на характеристики его зарядки или разрядки. Кроме того, процесс образования твердого углерода заключается в следующем: при 2500 ° C трудно реализовать графические углеродные материалы, которые в основном представляют собой пиролитический углерод полимерного соединения. С помощью микроскопа с большим увеличением можно увидеть, что он состоит из многих нанометровых сфер. Сделанный из всего представляет собой группу цветов, как показано на рисунке 1. Аморфная область с большим количеством нанопор на ее поверхности намного превосходит стандартную емкость графита с точки зрения емкости, что, в свою очередь, оказывает большое негативное влияние на циркуляционная емкость.

2 Кремниевый материал для отрицательного электрода. Поскольку кремниевый материал имеет много места для хранения и дешев, он идеально подходит для использования в качестве нового типа материала отрицательного электрода для литий-ионных батарей. Однако, поскольку кремний является полупроводником, проводимость плохая, и во время процесса заливки он расширится в несколько раз по сравнению с прошлым, а максимальное расширение может достигать 370%, что приведет к образованию активного кремниевого порошка и выпадению трудно полностью контактировать с электронами., в свою очередь, емкость быстро снижается. Если кремний должен хорошо использоваться в материалах литий-ионных аккумуляторов, его можно эффективно контролировать в процессе зарядки или разрядки, а его емкость и способность к циркуляции могут быть в значительной степени гарантированы. Сделать это можно следующими способами. Во-первых, вы можете использовать кремний нанометрового размера. Во-вторых, кремний сочетается с неактивной матрицей, активной матрицей и клеем. В-третьих, использование кремниевых пленок считается следующим поколением наиболее подходящих коммерческих негативных материалов.

3 Катодный материал литий-ионной батареи: Литий-кобальтовая кислота в качестве катодного материала использовалась раньше и до сих пор является основным катодным материалом в бытовой электронике. По сравнению с другими положительными материалами, литий-кобальтовая кислота может быть замечена, что напряжение в процессе работы относительно высокое, работа напряжения относительно стабильна при зарядке или разрядке, и она может соответствовать требованиям высокого тока, имеет сильные циклические характеристики, и имеет высокую проводимость. Материалы, батареи и другие процессы относительно стабильны. Однако у него также есть много недостатков. Например, ресурсы ограничены, цены выше, кобальт токсичен, при использовании он сопряжен с определенными рисками и может оказывать неблагоприятное воздействие на окружающую среду. В частности, его безопасность не может быть эффективно гарантирована, что станет важным фактором, ограничивающим его широкое развитие. Среди проведенных на нем исследований катионы металлов, такие как Al 3+, Mg 2+ и Ni 2+, являются наиболее широко легируемыми, и с постоянным развитием научных исследований в настоящее время легирующие формы катионов металлов, такие как Al 3+ и Mg2 + введены в эксплуатацию. При получении литий-кобальтовой кислоты в основном используются два метода, а именно твердофазный синтез и жидкофазный синтез. В промышленности обычно используется метод высокотемпературного твердофазного синтеза. В основном он использует соли лития, такие как Li2CO3 или LiOH, и соли кобальта, такие как CoCO3, для плавления в соотношении 1: 1. Он образуется путем прокаливания при высокой температуре от 600 ° C до 900 ° C. В настоящее время литий-кобальто-кислотные материалы на рынке используются в основном на рынке вторичных аккумуляторов, и это также лучший выбор для небольших литий-ионных аккумуляторов с высокой плотностью материалов.

Трехэлементный материал положительного электрода имеет относительно значительный трехэлементный синергетический эффект. По сравнению с литиево-кобальтовой кислотой можно видеть, что существует большее преимущество с точки зрения термической стабильности, а стоимость производства относительно невысока, и она может стать лучшим материалом для замены литий-кобальтовой кислоты. Однако его плотность невысока, и его эффективность переработки необходимо улучшить. Для этого можно использовать улучшенный процесс синтеза и ионное легирование. Тройной материал в основном используется в цилиндрических литий-ионных батареях, таких как стальные и алюминиевые корпуса, но его применение сильно ограничено из-за факторов расширения в мягких батареях. В будущих приложениях его направление развития в основном имеет два аспекта: во-первых, направление с высоким содержанием марганца, в основном в разработке Bluetooth, мобильных телефонов и других небольших портативных устройств. Во-вторых, в направлении высокого содержания никеля, в основном в электрических велосипедах, электромобилях и других областях, где высок спрос на удельную энергию.

Литий-трехвалентный фосфат обладает хорошими характеристиками переработки и термической стабильностью при зарядке и разрядке, имеет надежные гарантии безопасности во время использования, а материал зеленый и экологически чистый, не наносит серьезного ущерба окружающей среде, и в то же время цена также относительно низко. Китайская аккумуляторная промышленность считается лучшим материалом для крупномасштабного производства аккумуляторных модулей. Основными областями применения в настоящее время являются электромобили, портативные мобильные зарядные источники энергии и т. Д. В будущем он будет развиваться в направлении источников энергии для накопления энергии и портативных источников энергии.

Оксид лития-марганца обладает высокой безопасностью и защитой от перегрузок в применении. Из-за обильных ресурсов марганца в Китае цена относительно невысока, загрязнение окружающей среды невелико, нетоксично и безвредно, а операция по промышленной подготовке относительно проста. Однако во время процесса зарядки или разрядки из-за нестабильности структуры шпинели легко возникает эффект Яна-Теллера, а растворение марганца при высоких температурах позволяет легко уменьшить емкость аккумулятора, поэтому его применение также значительно ограничено. В настоящее время сфера применения оксида лития-марганца - это в основном небольшие батареи, такие как мобильные телефоны, цифровые продукты и т. Д. Что касается элементов питания, фосфат лития-железа можно заменять друг на друга, что создает сильную конкуренцию. Его направлением развития будет высокая энергия, высокая плотность, низкая стоимость.

Литий-ионные аккумуляторы стремительно развиваются. С развитием науки и технологий смартфоны, компьютеры и другие продукты получили широкое распространение. Это повысит спрос на литий-ионные батареи и откроет для них больше возможностей для развития. В то же время постепенно разрабатывались устанавливаемые на транспортном средстве ионы лития и источники питания для аккумулирования энергии, что обеспечивало новые точки роста для литий-ионных аккумуляторов. Следовательно, в будущем развитии необходимо усилить исследования по этому аспекту, чтобы роль литий-ионных аккумуляторов играла большую роль, что также приведет к постоянной замене материалов, из которых они изготовлены.

Страница содержит содержимое машинного перевода.