锂离子电池的正极材料和添加剂

2017-05-31

  锂离子电池是一种二次电池(充电电池),它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。下面,安迪发科技给大家介绍锂离子电子的正负极材料和锂电池添加剂

  锂离子电池的正极材料通常由锂的活性化合物组成,负极则是特殊分子结构的碳。常见的正极材料主要成分为 LiCoO2 ,充电时,加在电池两极的电势迫使正极的化合物释出锂离子,嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中。放电时,锂离子则从片层结构的碳中析出,重新和正极的化合物结合。锂离子的移动产生了电流。

  锂离子电池在多次充放后容量仍然会下降,其原因是复杂而多样的。主要是正负极材料本身的变化,从分子层面来看,正负极上容纳锂离子的空穴结构会逐渐塌陷、堵塞;从化学角度来看,是正负极材料活性钝化,出现副反应生成稳定的其他化合物。物理上还会出现正极材料逐渐剥落等情况,总之最终降低了电池中可以自由在充放电过程中移动的锂离子数目。

  过度充电和过度放电,将对锂离子电池的正负极造成永久的损坏。从分子层面看,可以直观的理解,过度放电将导致负极碳过度释出锂离子而使得其片层结构出现塌陷,过度充电将把太多的锂离子硬塞进负极碳结构里去,而使得其中一些锂离子再也无法释放出来。这也是锂离子电池为什么通常配有充放电的控制电路的原因。

  不适合的温度,将引发锂离子电池内部其他化学反应生成我们不希望看到的化合物,所以在不少的锂离子电池正负极之间设有保护性的温控隔膜或电解质锂电池添加剂。在电池升温到一定的情况下,复合膜膜孔闭合或电解质变性,电池内阻增大直到断路,电池不再升温,确保电池充电温度正常。

  目前锂电池添加剂主要有五大类,分别是改善SEI膜机能的添加剂、进步锂离子导电率的添加剂、过充保护添加剂、改善电池安全性的添加剂、控制电解液中水和HF含量的添加剂。在诸多锂电池添加剂的护卫下,锂离子电池的机能得到了更大的改善,使锂离子电池的安全得到了更大的改善,使其能够更多的造福人类。