Ich werde Ihnen beibringen, wie Sie ein Lithium-Ionen-Batterieelektrodenmaterial auswählen

lithium-ionen-akkus können während des Gebrauchs sekundär aufgeladen werden und gehören zu einem sekundären akku. Das Hauptarbeitsprinzip ist die wiederholte Bewegung von Lithiumionen zwischen positiven und negativen Polen, unabhängig von der Form der Batterie. Seine Hauptkomponenten sind Elektrolyte, positive Platten, negative Platten und Membranen. Derzeit konzentriert sich die internationale Produktion von Lithium-Ionen-Batterien hauptsächlich auf China, Japan und Südkorea. Die Hauptmärkte für Lithium-Ionen-Anwendungen sind Mobiltelefone und Computer. Mit der kontinuierlichen Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien erweitert sich das Anwendungsfeld allmählich und die Verwendung positiv polarer Materialien hat sich von monolithisch zu diversifiziert geändert. Dazu gehören: Eisenphosphatlithium vom Olivin-Typ, geschichtetes Kobaltsäurelithium, Mangansäure vom Spinelltyp usw., um die Koexistenz einer Vielzahl von Materialien zu erreichen. Aus der Entwicklung der Technologie geht hervor, dass in der zukünftigen Entwicklung mehr neue Arten positiver Materialien hergestellt werden. Für das positive Elektrodenmaterial der Leistungszelle gelten strenge Anforderungen hinsichtlich Kosten, Sicherheitsleistung, Zirkulationskapazität und Energiedichte. Auf dem Gebiet der angewandten Materialien ist es aufgrund der hohen Kosten und der geringen Sicherheit von Lithiumkobaltsäure normalerweise für gewöhnliche Verbraucherbatterien in bestimmten Anwendungen anwendbar und es ist schwierig, die Anforderungen von Leistungsbatterien zu erfüllen. Die anderen oben aufgeführten Materialien wurden in den aktuellen Leistungszellen vollständig genutzt. Im Lithium-Ionen-Batteriematerial ist das negative Elektrodenmaterial eine wichtige Komponente, die einen großen Einfluss auf die Leistung der gesamten Batterie haben kann. Gegenwärtig werden negativ polare Materialien hauptsächlich in zwei Kategorien unterteilt, eine für kommerzielle Anwendungen von Kohlenstoffmaterialien wie natürlichem Graphit, weichem Kohlenstoff und die andere für nicht kohlenstoffnegative Materialien, die sich in Forschung und Entwicklung befinden, aber gute Marktaussichten haben . Zum Beispiel Materialien auf Siliziumbasis, Legierungsmaterialien, Sikkim-Materialien und so weiter.

1 Kohlenstoffnegatives Material: Diese Art von Material, sei es Energiedichte, Recyclingkapazität oder Kosteneinsatz, ist ein ausgewogenes negatives Material und es ist auch das Hauptmaterial, das die Geburt von Lithium-Ionen-Batterien fördert. Kohlenstoffmaterialien können in zwei Kategorien unterteilt werden: Graphitkohlenstoffmaterialien und Hartkohlenstoff. Zu den ersteren gehören hauptsächlich künstlicher Graphit und natürlicher Graphit. Der Bildungsprozess von künstlichem Graphit ist: Bei Temperaturen über 2500 ° C werden Weichkohlenstoffmaterialien grafisch dargestellt und erhalten. MCMB ist eine häufig verwendete Art von künstlichem Graphit. Seine Struktur ist kugelförmig und seine Oberflächentextur ist relativ glatt. Der Durchmesser beträgt ca. 5-40 μm. Aufgrund der Oberflächenglätte der Elektrode wird die Reaktionsgeschwindigkeit zwischen der Elektrodenoberfläche und dem Elektrolyten verringert und die irreversible Kapazität wird verringert. Gleichzeitig kann die kugelförmige Struktur das Einbetten und Deaktivieren von Lithiumionen in jede Richtung erleichtern und hat einen großen Förderungseffekt auf die Stabilität der Struktur. Natürlicher Graphit hat auch viele Vorteile. Es hat eine höhere Kristallinität, mehr Einbettungsstellen und einen niedrigeren Preis. Es ist ein ideales Lithium-Ionen-Batteriematerial. Es hat jedoch auch bestimmte Nachteile. Wenn zum Beispiel mit dem Elektrolyten reagiert wird, ist die Verträglichkeit schlecht und es gibt viele Defekte auf der Oberfläche während des Zerkleinerns, die einen größeren negativen Einfluss auf die Leistung seiner Ladung oder Entladung haben. Darüber hinaus ist der Bildungsprozess von Hartkohlenstoff: Bei 2500 ° C ist es schwierig, grafisch dargestellte Kohlenstoffmaterialien zu implementieren, die hauptsächlich pyrolytischer Kohlenstoff einer Polymerverbindung sind. Durch Mikroskopie mit hoher Vergrößerung kann festgestellt werden, dass es aus vielen Nanometerkugeln besteht. Hergestellt aus, Das Ganze zeigt eine Ansammlung von Blüten, wie in Abbildung 1 gezeigt. Der amorphe Bereich mit einer großen Anzahl von Nanoporen auf seiner Oberfläche übersteigt die Standardkapazität von Graphit in Bezug auf die Kapazität bei weitem, was sich wiederum stark negativ auf die Kapazität auswirkt die Zirkulationskapazität.

2 Silizium-Negativelektrodenmaterial: Da Siliziummaterial reich an Speicher und billig ist, ist es ideal, es als neuartiges Negativelektrodenmaterial auf Lithium-Ionen-Batterien anzuwenden. Da Silizium jedoch ein Halbleiter ist, ist die Leitfähigkeit schlecht, und während des Einbettungsprozesses wird es sich um ein Vielfaches des Volumens der Vergangenheit ausdehnen, und die maximale Ausdehnung kann 370% erreichen, was zu aktivem Siliziumpulver führt und abfällt, wodurch es entsteht Es ist schwierig, vollständig mit Elektronen in Kontakt zu kommen. Die Kapazität wird wiederum schnell verringert. Wenn Silizium in Lithium-Ionen-Batteriematerialien gut verwendet werden soll, kann es beim Laden oder Entladen effektiv gesteuert werden, und seine Kapazität und Zirkulationsfähigkeit können stark garantiert werden. Sie können dies auf folgende Arten tun. Zunächst können Sie das nanometergroße Silizium verwenden. Zweitens wird Silizium mit inaktiver Matrix, aktiver Matrix und Klebstoff kombiniert. Drittens wurde die Verwendung von Siliziumfilmen als die nächste Generation der am besten geeigneten kommerziellen Negativmaterialien angesehen.

3 Lithium-Ionen-Batterie-Kathodenmaterial: Lithium-Cobalt-Säure als Kathodenmaterial wurde am frühesten verwendet und ist immer noch das Hauptkathodenmaterial in Produkten der Unterhaltungselektronik. Im Vergleich zu anderen positiven Materialien kann Lithiumkobaltsäure gesehen werden, dass die Spannung im Betriebsprozess relativ hoch ist, der Spannungsbetrieb beim Laden oder Entladen relativ stabil ist und die Anforderungen eines hohen Stroms erfüllen kann, eine starke zyklische Leistung aufweist, und hat eine hohe Leitfähigkeit. Materialien und Batterien sowie andere Prozesse sind relativ stabil. Es hat jedoch auch viele Nachteile. Zum Beispiel sind die Ressourcen knapp, die Preise sind höher, Kobalt enthält Toxizität und es birgt bestimmte Risiken, wenn es verwendet wird, und es kann nachteilige Auswirkungen auf die Umwelt haben. Insbesondere kann seine Sicherheit nicht effektiv garantiert werden, was zu einem wichtigen Faktor wird, der seine umfassende Entwicklung einschränkt. Unter den daran durchgeführten Studien sind Metallkationen wie Al 3 +, Mg2 + und Ni2 + am weitesten dotiert, und mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der wissenschaftlichen Forschung bilden derzeit Metallkationen wie Al 3 + und Mg2 + wurde eingesetzt. Bei der Herstellung von Lithiumkobaltsäure werden hauptsächlich zwei Verfahren eingeschlossen, nämlich die Festphasensynthese und die Flüssigphasensynthese. Was in der Industrie üblicherweise verwendet wird, ist das Hochtemperatur-Festphasensyntheseverfahren. Es werden hauptsächlich Lithiumsalze wie Li2CO3 oder LiOH und Kobaltsalze wie CoCO3 zum Schmelzen im Verhältnis 1: 1 verwendet. Es entsteht durch Kalzinierung bei einer hohen Temperatur von 600 ° C bis 900 ° C. Gegenwärtig ist die Anwendung von Lithium-Cobalt-Säure-Materialien auf dem Markt hauptsächlich auf dem Sekundärbatteriemarkt und es ist auch die beste Wahl für kleine Lithium-Ionen-Batteriematerialien mit hoher Dichte.

Das positive Elektrodenmaterial mit drei Elementen hat einen relativ signifikanten synergistischen Effekt mit drei Elementen. Im Vergleich zu Lithiumkobaltsäure ist ersichtlich, dass es einen größeren Vorteil hinsichtlich der thermischen Stabilität gibt und die Produktionskosten relativ niedrig sind und es das beste Ersatzmaterial für Lithiumkobaltsäure werden kann. Die Dichte ist jedoch gering und die Recyclingleistung muss verbessert werden. Hierzu können der verbesserte Synthesevorgang und die Ionendotierung zur Einstellung genutzt werden. Das ternäre Material wird hauptsächlich in zylindrischen Lithium-Ionen-Batterien wie Stahl- und Aluminiumschalen verwendet, seine Anwendung ist jedoch aufgrund der Expansionsfaktoren in Softpack-Batterien stark eingeschränkt. In zukünftigen Anwendungen hat seine Entwicklungsrichtung hauptsächlich zwei Aspekte: Erstens die Richtung von hohem Mangangehalt, hauptsächlich bei der Entwicklung von Bluetooth, Mobiltelefonen und anderen kleinen tragbaren Geräten. Zweitens in Richtung hoher Nickel, hauptsächlich in Elektrofahrrädern, Elektrofahrzeugen und anderen Bereichen, in denen der Bedarf an Energiedichte hoch ist.

Lithiumeisenphosphat hat eine gute Recyclingleistung und thermische Stabilität beim Laden und Entladen, hat starke Sicherheitsgarantien während des Gebrauchs und das Material ist umweltfreundlich und umweltfreundlich, verursacht keine ernsthaften Umweltschäden und gleichzeitig ist der Preis auch relativ niedrig. Chinas Batterieindustrie gilt als das beste Material für die Herstellung von Batteriemodulen in großem Maßstab. Die Hauptanwendungsbereiche sind derzeit Elektrofahrzeuge, tragbare mobile Ladestromquellen usw. In Zukunft wird es sich in Richtung Energiespeicherstromquellen und tragbare Stromquellen entwickeln.

Lithiummanganoxid hat eine starke Sicherheit und Anti-Überlast in der Anwendung. Aufgrund der reichlich vorhandenen Manganressourcen in China ist der Preis relativ niedrig, die Umweltverschmutzung ist gering, ungiftig und harmlos, und die industrielle Aufbereitung ist relativ einfach. Während des Lade- oder Entladevorgangs wird jedoch aufgrund der Instabilität der Spinellstruktur leicht der Jahn-Teller-Effekt erzeugt, und die Auflösung von Mangan bei hohen Temperaturen macht es leicht, die Batteriekapazität zu verringern, so dass auch seine Anwendung stark ist begrenzt. Gegenwärtig besteht der Anwendungsbereich von Lithiummanganoxid hauptsächlich aus kleinen Batterien wie Mobiltelefonen, digitalen Produkten usw. In Bezug auf Energiezellen kann Lithiumeisenphosphat untereinander ersetzt werden, wodurch ein starker Wettbewerb entsteht. Die Entwicklungsrichtung wird ein energiereicher Trend mit hoher Dichte und niedrigen Kosten sein.

Lithium-Ionen-Batterieprodukte haben eine kräftige Entwicklung gezeigt. Mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie wurden Smartphones, Computer und andere Produkte in großem Umfang eingesetzt. Dies wird die Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien erhöhen und ihnen größere Entwicklungsmöglichkeiten bieten. Gleichzeitig wurden nach und nach fahrzeugmontierte Lithiumionen und Energiespeicherstromversorgungen entwickelt, die neue Wachstumspunkte für Lithiumionenbatterien bieten. Daher ist es in der zukünftigen Entwicklung notwendig, die Forschung zu diesem Aspekt zu verstärken, damit die Rolle von Lithium-Ionen-Batterien eine größere Rolle spielt, was auch zum kontinuierlichen Austausch ihrer Batteriematerialien führen wird.

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