锂电池的正负极材料选择考虑因素有哪些

来源：维多利亚3308  日期：2019-07-09 09:03  浏览量：次

　　锂电池的正负极材料选择考虑因素有哪些？相对来讲,锂电池的正、负极材料对电池性能的影响比较大,是大家比较关心的方面。近年来锂电池的发展速度很是迅猛，正极材料、负极材料、隔膜和电解液等组成了锂电池的主要部分，其中正极材料在锂电池的总成本中占据40%以上的比例。锂离子电池的正负极材料的选择是否会影响安全性么？

　　锂电池正极材料的选择主要基于以下几个因素考虑

　　1）具有较高的氧化还原反应电位，使锂离子电池达到较高的输出电压；

　　2）锂元素含量高，材料堆积密度高，使得锂离子电池具有较高的能量密度；

　　3）化学反应过程中的结构稳定性要好，使得锂离子电池具有长循环寿命；

　　4）电导率要高，使得锂离子电池具有良好的充放电倍率性能；

　　5）化学稳定性和热稳定性要好，不易分解和发热，使得锂离子电池具有良好的安全性；

　　6）价格便宜，使得锂电池的成本足够低；

　　7）制造工艺相对简单，便于大规模生产；

　　8）对环境的污染低，易于回收利用。

　　锂电池的能量密度、充放电倍率、安全性等一些关键指标，主要受制于正极材料。在正极材料当中，最常用的材料有钴酸锂，锰酸锂，磷酸铁锂和三元材料。正极材料一直是锂电池核心，它的选择直接决定了电池性能的高低。正极材料的选择主要是，可逆脱锂和嵌锂的过渡金属氧化物，是锂离子电池的重要成分之一。

　　锂电池负极材料的选择应主要考虑以下几个条件

　　1）应为层状或隧道结构，以利于锂离子的脱嵌；

　　2）在锂离子脱嵌时无结构上的变化，具有良好的充放电可逆性和循环寿命；

　　3）锂离子在其中应尽可能多的嵌入和脱出，以使电极具有较高的可逆容量；

　　4）氧化还原反应的电位要低，与正极材料配合，使锂电池具有较高的输出电压；

　　5）首次不可逆放电比容量较小；

　　6）与电解质溶剂相容性好；

　　7）资源丰富、价格低廉；

　　8）安全性好；

　　9）环境友好。

　　锂电池主要负极材料有锡基材料、锂基材料、钛酸锂、碳纳米材料、石墨烯材料等。负极材料是锂电池储存锂的主体，使锂离子在充放电过程中嵌入与脱出。负极是电池放电时流出电子的一极，负极材料主要影响锂电池的首次效率、循环性能等，负极材料的性能也直接影响锂电池的性能，负极材料占锂电池总成本5~15%左右。

　　综上所述，近年来锂电池中正负极活性材料的研究和开发应用，在国际上相当活跃，并已取得很大进展。材料的晶体结构规整，充放电过程中结构不发生不可逆变化是获得比容量高，循环寿命长的锂离子电池的关键。