为什么锂离子电池负极采用石墨而不是锂金属(为什么锂离子电池负极采用石墨而不是锂金属材料)

为什么锂离子电池负极采用石墨而不是锂金属?

在制作锂离子电池的负极时,所使用的原材料是石墨,而很少会选用锂金属,其主要考虑的是原材料的价格因素,石墨价格低廉,而锂金属价格昂贵且易发生化学反应。

锂离子电池负极釆用低价格石墨,主要是基于低价格因素来考虑的。锂离子电池负极釆用低价格的石墨,可以完全满足使用要求,而不需要使用价格高昂,性格活跃,易发生化学反应的锂金属。

锂离子负极材料的要求及其结构特点?

负极材料作为锂离子电池的核心部件,在应用时通常要满足以下条件:①嵌锂电位低且平稳,以保证较高的输出电压;

②允许较多的锂离子可逆脱嵌,比容量较高;

③在充放电过程中结构相对稳定,具有较长的循环寿命;

④较高的电子电导率、离子电导率和低的电荷转移电阻,以保证较小的电压极化和良好的倍率性能;

⑤能够与电解液形成稳定的固体电解质膜,保证较高的库仑效率;

⑥制备工艺简单,易于产业化,价格便宜;

⑦环境友好,在材料的生产和实际使用过程中不会对环境造成严重污染;

⑧资源丰富等。

30多年来,虽然不断有新型锂离子电池负极材料被报道出来,但是真正能够获得商业化应用的却寥寥无几,重要是因为很少有材料能兼顾以上条件。例如,虽然金属氧化物、硫化物和氮化物等以转化反应为机理的材料具有较高的比容量,但是它们在嵌锂过程中平台电位高、极化严重、体积变化大、难以形成稳定的SEI且成本高等问题使之不能真正获得实际应用。

石墨正是因为较好地兼顾了上述条件,才得到了广泛的应用。此外,虽然Li4Ti5O12容量低且嵌锂电位高,但是它在充放电过程中结构稳定,允许高倍率充放电,因此在动力锂电池和大规模储能中也有一定的应用。

负极材料的生产只是整个电池制作工艺过程中的一环,标准的制定有助于电池公司对材料的优劣做出评判。另外,材料在生产和运输过程中难免会受到人、机、料、环境和测试条件等因素的影响,只有将它们的各项理化性质参数标准化,才能真正确保其可靠性。

一般而言,负极材料的关键性技术指标有:晶体结构、粒度分布、振实密度、比表面积、pH、水含量、主元素含量、杂质元素含量、首次放电比容量和首次充放电效率等。

锂电池负极材料有毒吗?

锂电池负极材料基本上没有毒,电池的负极材料放出的气味是否对身体有害要看是什么电池。

锂电池负极材料包括碳负极材料;锡基负极材料;含锂过渡金属氮化物负极材料;合金类负极材料,包括锡基合金、硅基合金、锗基合金、铝基合金、锑基合金、镁基合金和其它合金;纳米级负极材料:纳米碳管、纳米合金材料;纳米氧化物材料等,这些负极材料安全性较高,其负极材料放出的气味一般对身体无害。

锂离子电池的负极材料有哪些?

目前正在大规模商业化应用的是碳负极材料,石墨材料(包括人工石墨和天然石墨)以及中间相碳微球等 未来发展方向目前有两个大的潮流,一个是钛酸锂材料,被称为零应变材料 另一个方向是硅基材料,硅基材料,理论容量非常大,是高能量密度电池的选择,但是目前硅基材料在充放电过程中体积变化特别大,限制了其应用。

目前只有少量的分散在碳负极进行应用。此外,还有一些合金类材料,都还在实验室研究过程中,没有真正的商业化

锂电池硅碳负极材料十强?

是贝特瑞、紫宸科技、杉杉股份、凯金能源、尚太科技、中科星城、翔丰华、鑫茂新能源、正拓新能源、国民技术。

贝特瑞:2000年8月成立,是一家锂离子二次电池用正负极材料专业化生产厂家,2015年贝特瑞在新三板挂牌交易,2020年7月晋级新三板精选层。其主要产品包括天然石墨负极材料、人造石墨负极材料、硅基等新型负极材料、磷酸铁锂正极材料与高镍三元正极材料(NCA、NCM811等)等锂离子电池正负极材料。

研究锂离子电池负极材料的目的和意义?

用途广泛

1、锂离子电池负极材料的用途

锂离子电池的负极活性材料重要为碳材料,其成功之处即在于以碳负极替代了锂负极,从而充放电过程中锂在负极表面的沉积和溶解变为锂在碳颗粒中的嵌入和脱出,减少了锂枝晶形成的可能,大大地提高了电池的安全性,但这并不表示使用碳负极不存在安全性问题。

负极活性材料的物化结构性质对锂离子的嵌入和脱出有决定性的影响,使用容易脱嵌的活性材料,充放循环时,活性材料的结构变化小,而且这种微小变化是可逆的,因此有利于延长充放循环寿命。

2、锂离子电池正极材料用途

不同的正极材料种类,决定了电池充放电功率的大体范围。比如,正极材料的晶体结构稳定性,颗粒尺寸,掺杂原子,碳包覆工艺,材料的制备方法等。以上因素最终都是通过影响正极材料容纳锂离子的能力和脱嵌嵌入通道的通畅性来影响锂离子电池的功率密度。

每种正极材料都有其理论能量密度,选择了一种正极材料,就选择了电芯能量密度的上限。正极材料的用量设计和加工制作过程中的振实密度也对电芯成品的能量密度出现影响。

影响电芯循环寿命的因素很多,与正极材料相关的,重要有正极材料活性物质在循环使用中的损耗,以及充放电过程中,材料结构的崩坏引发的正极容纳锂离子能力的衰减。而正极材料中的杂质成分,比如单质铁和三价铁,都会与电解液相互用途,出现不良副反应,或者造成内部微短路。

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