铅酸电池和锂电池原材料是什么?铅酸电池和锂电池的原理

2024-06-09 04:57:38 文章来源 :网络 围观 : 评论

  

铅酸电池和锂电池原材料是什么?铅酸电池和锂电池的原理

  

铅酸电池和锂电池原材料是什么?铅酸电池和锂电池的原理

  锂电池的材料组成主要包括正极材料、负极材料、隔膜和电解液。

  1、在正极材料中,最常用的材料是钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料(镍、钴和锰的聚合物)。正极材料占很大比例(正负极材料的质量量比为3:1~4:1),因为正极材料的性能直接影响锂离子电池的性能,其成本也直接决定了电池的成本。

  2、负极材料中,天然石墨和人造石墨是目前主要的负极材料。正在探索的负极材料包括氮化物、聚天冬氨酸、锡基氧化物、锡合金、纳米阳极材料和其他金属间化合物。负极材料作为锂电池四大材料之一,在提高电池容量和循环性能方面发挥了重要作用,处于锂电池产业中游地区的核心。

  3、面向市场的隔膜材料主要是聚烯烃隔膜,主要由聚乙烯和聚丙烯制成。在锂电池隔膜的结构中,隔膜是关键的内部部件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构和内阻,直接影响电池的容量、循环和安全性能。

  性能优异的隔膜对提高电池的综合性能起着重要作用。

  4、电解液一般由高纯有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料在一定条件下按一定比例制成。电解液在锂电池正负电极之间起到传导离子的作用,是锂离子电池高电压、高比能量的保证。锂电池的保护措施锂电池芯过充到电压高于 4.2V 后,会开始产生副作用。

  过充电压愈高,危险性也跟着愈高。锂电芯电压高于 4.2V 后,正极材料内剩下的锂原子数量不到一半, 此时储存格常会垮掉, 让电池产生永久性的容量损失。如果继续充电,由于负极的储存格已经装满了锂原子,后续的锂金属会堆积于负极材料表面。这些锂原子会由负极表面往锂离子来的方向长出树枝状结晶。

  这些锂金属结晶会穿过隔膜,使正负极短路。有时在短路发生前电池就先爆炸,这是因为在过充过程,电解液等材料会分解产生气体,使得电池外壳或压力阀鼓胀破裂,让氧气进去与堆积在负极表面的锂原子反应,进而爆炸。因此,锂电池充电时,一定要设定电压上限, 才可以同时兼顾到电池的寿命、容量、和安全性。最理想的充电电压上限为 4.2V。 锂电芯放电时也要有电压下限。 当电芯电压低于 2.4V 时, 部分材料会开始被破坏。又由于电池会自放电, 放愈久电压会愈低,因此,放电时最好不要放到 2.4V 才停止。锂电池从 3.0V 放电到 2.4V 这段期间,所释放 的能量只占电池容量的 3%左右。因此,3.0V 是一个理想的放电截止电压。

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