人類社會的進步離不開社會上各行各業(yè)的努力,各種各樣的電子產品的更新?lián)Q代離不開我們的設計者的努力,其實很多人并不會去了解電子產品的組成,比如鋰離子電池。
鋰離子電池是可充放電池,帶電離子在正負極之間運動,實現(xiàn)電荷轉移,給外部電路供電或者從外部電源充電。具體的充電過程中,外電壓加載在電池的兩極,鋰離子從正極材料中脫嵌,進入電解液中,同時出現(xiàn)多余電子通過正極集流體,經外部電路向負極運動;鋰離子在電解液中從正極向負極運動,穿過隔膜到達負極;經過負極表面的SEI膜嵌入到負極石墨層狀結構中,并與電子結合。
鋰電池被稱為“搖椅型”電池,帶電離子在正負極之間運動,實現(xiàn)電荷轉移,給外部電路供電或者從外部電源充電。具體的充電過程中,外電壓加載在電池的兩極,鋰離子從正極材料中脫嵌,進入電解液中,同時產生多余電子通過正極集流體,經外部電路向負極運動;鋰離子在電解液中從正極向負極運動,穿過隔膜到達負極;經過負極表面的SEI膜嵌入到負極石墨層狀結構中,并與電子結合。
實際上,幾乎所有的快速充電電池都可以使用多種負極材料制成。首先,確保需求函數(shù)包括電導率(降低內阻),三月(確保反應動力學),體形(不確定)和安全性(不確定),適當?shù)募庸すδ?產品外觀不要太大) ,減少惡習,安全服務)。當然,對于每個特定數(shù)據(jù)集,要解決的問題可能有所不同,但是可以優(yōu)化公共肯定數(shù)據(jù)集以滿足這些要求,但是不同數(shù)據(jù)集之間存在差異。
目前,市場上占主導地位的負極材料仍是石墨(約占市場份額的90%)。根本原因是它便宜,石墨的綜合加工性能和能量密度都比較好,缺點也很少。當然,石墨負極也存在問題。其表面對電解質敏感,并且鋰嵌入反應具有很強的方向性。因此,重要的是努力工作以改善石墨表面的結構穩(wěn)定性并促進鋰離子在基板上的擴散。
近年來,硬碳和軟碳材料已經有了許多發(fā)展:硬碳材料具有很高的鋰插入潛力,并且材料中具有微孔,因此反應動力學性能良好。碳和軟碳材料與電解質具有很好的相容性,而MCMB材料也很具有代表性,但是硬碳和軟碳材料通常效率低且成本高(并且想像石墨價格便宜,恐怕它也一樣便宜)從工業(yè)角度來看是沒有希望的),因此電流消耗遠遠小于石墨,并且更多地用于某些特殊電池。
給鋰離子電池充電時,鋰遷移到負極??焖俪潆姾痛箅娏饕鸬倪^高電位將使負極電位變得更負。此時,負極快速吸收鋰的壓力將增加,并且產生鋰樹枝狀晶體的趨勢將增加。因此,負極不僅必須滿足快速充電期間的鋰擴散。鋰離子電池的動力學要求還必須解決由鋰樹枝狀晶體趨勢增加引起的安全性問題。因此,快速充電芯的主要技術困難是鋰離子在負極中的插入。
第二個是隔膜隔膜:大電流運行對電池的安全性和壽命提出了更高的要求。隔膜涂布技術無法繞開。由于其高安全性和消耗電解質中雜質的能力,特別是提高三元電池的安全性,陶瓷涂層的隔膜被迅速推出。當前在陶瓷膜片中使用的最重要的系統(tǒng)是在傳統(tǒng)膜片的表面上涂覆氧化鋁顆粒。相對新穎的方法是在隔膜上涂覆固體電解質纖維。這樣的隔膜具有較低的內阻,并且纖維對隔膜具有更好的機械支撐效果。極好,在使用過程中堵塞隔膜孔的可能性較低。
本文只能帶領大家對鋰離子電池有了初步的了解,對大家入門會有一定的幫助,同時需要不斷總結,這樣才能提高專業(yè)技能,也歡迎大家來討論文章的一些知識點。