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科技创新

锂离子电池负极材料有什么特点

锂离子电池负极材料分为两大类:碳材料和非碳质材料。碳材料负极进一步分类为天然石墨负极、人造石墨负极、中间相碳微球、软炭负极、硬炭负极、碳纳米管、石墨烯、碳纤维等;其他非碳负极材料重要分为硅基及其复合材料、氮化物负极、锡基材料、钛酸锂、合金材料等。


石墨是碳的一种,以其重量轻、容量大的特点,成为负电极材料的首选。特点:①导电性;②导热性;③耐高温性;④润滑性;⑤化学稳定性;⑥可塑性;⑦抗热震性。


钛酸锂:钛酸锂被认为是比碳更安全、寿命更长的负极材料。钛酸锂负极具有快速充放电、循环次数多及安全性高等优点。更高的安全性,钛酸锂独特的物理性能使其具备传统锂离子电池所不具备的高安全特性。钛酸锂负极锂离子电池寿命长,由于钛酸锂负极材料本身的结构稳定,并且在充放电过程中保持电极结构稳定,这使锂离子电池的循环寿命极大地提高。


钛酸锂离子电池有着传统锂离子电池所不具备的优异高低温性能和快速充放电功能。由于钛酸锂负极材料结构稳定,在低温环境下各项电化学性能指标仍能保持常温时的状态


锂金属负极材料:金属锂是密度最小的碱金属元素,作为锂离子电池材料,其具有较低的氧化还原电位的同时又有较高的充放电比容量。


由于自身的缺点,只是被应用于航空航天和军事领域。虽然其比容量高、电位低、输出电压的能量密度都比较高,但是金属锂在充放电过程中体积的变化特别容易刺破隔膜,形成短路,有着严重的安全性问题


碳纳米材料:具有比表面积、高导电性、化学稳定性优点,在新型锂离子电池中具有潜在的应用。然而,碳纳米材料单独作为负极材料存在不可逆容量高、电压滞后等缺点,与其他负极材料复合使用是目前比较实际的选择。


硅:可与锂形成Li4.4Si合金,理论储锂比容量高达4200mAh/g(超过石墨比容量的10倍);硅的嵌锂电位略高于石墨,在充电时难以形成锂枝晶;硅与电解液反应活性低,不会发生有机溶剂的共嵌入现象。




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