鋰離子電池正極材料如何選材?

鋰離子電池是新能源汽車目前使用最普遍的動力電池,主要由正極材料、負極材料隔膜和電解液等構成。

【鋰離子充放電過程】

鋰離子電池實質上屬于一種鋰離子濃度差電池,經過鋰離子在正負極之間的往返嵌入或脫嵌形成充電和放電的過程。(鋰離子充電過程)鋰離子正極脫嵌后經過電解質與隔膜嵌入負極,負極處于富鋰態,正極處于貧鋰態,同時電子的補償從外電路供給到碳負極,保持負極的電平衡。(鋰離子放電過程)放電過程與充電過程相反,鋰離子從負極脫嵌,經過電解質和隔膜回到正極,正極處于富鋰態,而此時電子從負極流出,通過銅箔灰機成電流供外電路使用。

【不可逆的消耗以及安全性】

在理想的充放電情況下,并不會破壞正負極材料的晶體結構,也不會有材料的損失,即鋰離子電池反應是理想的可逆的電化學反應。但是,實際上鋰離子電池幾乎每時每刻都存在著對電池材料的不可逆消耗,電解液分解,活性物質的溶解,金屬鋰沉淀等這些消耗都是經過數次的積累,會減少電池的容量,影響電池的充放電性能,甚至影響鋰離子電池的使用安全。譬如,鋰離子電池在熱沖擊、過充或者過放以及短路等極端情況下,內部的活性物質以及電解液等,將發生激烈的電化學反應,產生大量的熱量和氣體,極有可能造成熱失控的嚴重后果。因此,在鋰電池選材方面需要謹慎考量,與此同時,在電池的使用過程中,還需要對其進行進一步的監控管理,也就是動力電池管理系統。