鋰電池的基本組成及關鍵原材料有哪些

來源：存能電氣  日期：2019-04-12 09:48  瀏覽量：次

　　鋰電池的基本組成及關鍵原材料有哪些？作為新能源及環(huán)保低碳的動力電池產(chǎn)業(yè)得到迅猛發(fā)展，鋰電池憑借其優(yōu)異的性能、成熟的技術成為眾多動力電池的主流發(fā)展方向。鋰電池質(zhì)輕、續(xù)航里程長、適用范圍廣、能量密度高、輸出功率高的優(yōu)勢將逐步得到體現(xiàn)，被作為主要的動力電池發(fā)展，是當今新能源車動力電池的主要類型。

　　鋰電池的基本組成結構

　　●鋰電池上下蓋

　　●正極—活性物質(zhì)一般為氧化鋰鈷

　　●隔膜—種特殊的復合膜

　　●負極—活性物質(zhì)為碳

　　●有機電解液

　　●電池殼

　　詳細點來說就是

　　(1)正極材料：電極電勢較高、結構穩(wěn)定的具有嵌鋰能力的層狀或尖晶石結構的過渡金屬氧化物或聚陰離子型化合物，如鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料等。

　　(2)負極材料：電位接近鋰電位、結構穩(wěn)定的并可大量儲鋰的層狀石墨、金屬單質(zhì)及金屬氧化物，如石墨、中間相碳微球、鈦酸鋰等。

　　(3)電解液：溶有電解質(zhì)鋰鹽的有機溶劑，提供鋰離子，電解質(zhì)鋰鹽有LiPF6、LiClO4、LiBF4等，有機溶劑主要由碳酸二乙酯(DEC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、二甲酯(DMC)等其中的一種或幾種混合組成。

　　(4)隔膜：置于正負極之間，防止正負極直接接觸，且允許Li+離子通過的聚烯微多孔膜，如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)，或它們復合膜，PP/PE/PP三層隔膜。

　　(5)外殼：鋰電池封裝，主要有鋁殼、蓋板、極耳、絕緣片等。

　　鋰電池工作原理

　　正極材料：LiMn2O4，負極材料：石墨

　　充電時正極的Li+和電解液中的Li+向負極聚集，得到電子，被還原成Li鑲嵌在負極的碳素材料中。放電時鑲嵌在負極碳素材料中的Li失去電子，進入電解液，電解液內(nèi)的Li+向正極移動。

　　鋰電池的關鍵原材料有哪些？

　　鋰電池材料構成主要有：正極材料、負極材料、隔膜、電解液。近年來，鋰電池相關政策陸續(xù)出臺推動著產(chǎn)業(yè)上下游企業(yè)如雨后春筍般成立。正極材料在鋰電池的總成本中占據(jù)40%以上的比例，并且正極材料的性能直接影響了鋰電池的各項性能指標，所以鋰電正極材料在鋰電池中占據(jù)核心地位。

　　1.在正極材料當中，最常用的材料有鈷酸鋰，錳酸鋰，磷酸鐵鋰和三元材料(鎳鈷錳的聚合物)。正極材料占有較大比例,因為正極材料的性能直接影響著鋰電池的性能，其成本也直接決定電池成本高低。

　　2.在負極材料當中，目前負極材料主要以天然石墨和人造石墨為主。正在探索的負極材料有氮化物、PAS、錫基氧化物、錫合金、納米負極材料，以及其他的一些金屬間化合物等。負極材料作為鋰電池四大組成材料之一,在提高電池的容量以及循環(huán)性能方面起到了重要作用,處于鋰電池產(chǎn)業(yè)中游的核心環(huán)節(jié)。

　　3.市場化的隔膜材料主要是以聚乙烯、聚丙烯為主的聚烯烴類隔膜。鋰電池的結構中，隔膜是關鍵的內(nèi)層組件之一。隔膜的性能決定了電池的界面結構、內(nèi)阻等，直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性，性能優(yōu)異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。

　　4.電解液一般由高純度的有機溶劑、電解質(zhì)鋰鹽、必要的添加劑等原料，在一定條件下、按一定比例配制而成的。電解液在鋰電池正、負極之間起到傳導離子的作用，是鋰離子電池獲得高電壓、高比能等優(yōu)點的保證。

　　實際上，在鋰電池原材料領域，任何微小的技術革新都有可能掀起新一輪的市場拓展，我國企業(yè)應加強對正極材料關鍵技術的研發(fā)攻關，取得國際領先地位，增強核心競爭力，在國際競爭中取得優(yōu)勢。