锂离子电池材料有哪些？锂离子电池的组成材料介绍

2023-03-15 15:31

锂离子电池由以下部件组成：正极、负极、电解质、电解质盐、胶粘剂、隔膜、正极引线、负极引线、中心端子、绝缘材料、安全阀、正温度系数端子(PTC端子)、负极集流体、正极集流体、导电剂、电池壳。

1、正极材料

正极材料是含锂的过渡金属氧化物、磷化物如LiCoO2、LiFePO4等，导电聚合物如聚乙炔、聚苯、聚吡咯、聚噻吩、活性聚硫化合物等；嵌锂化合物正极材料是锂离子电池的重要组成部分。

正极材料在锂离子电池中占有较大比例(正负极材料的质量比例为3:1～4:1)，因此正极材料的性能将很大程度地影响电池的性能，其成本也直接决定电池成本高低。

2、负极材料

负极材料是可大量储锂的碳素材料，氮化物，硅基材料，锡基材料，新型合金等；锂离子电池与二次锂电池的最大不同在于前者用嵌锂化合物代替金属锂作为电池负极，因此锂离子电池的研究开发，很大程度上就是负极嵌锂化合物的研究开发。

3、电解质

电解质是锂盐的有机溶液，聚合物，无机固体；电解质作为电池的重要组成部分，在正、负极之间起到输送离子和传导电流的作用，选择合适的电解质是获得高能量密度和功率密度、长循环寿命和安全性能良好的锂离子电池的关键。

4、胶粘剂

胶粘剂是含氟聚合物，乙丙橡胶，碳基材料，硅胶基凝胶，放射性交联聚合物等；胶粘剂主要作用是：粘附活性物质；使活性物质与集流体发生粘附；在充放电过程中起保存粘附活性物质及使活性物质与集流体发生粘附；在生产过程中形成浆状以利于涂布；对碳负极在插入锂时体积发生膨胀进行缓解。

5、隔膜材料

隔膜材料是多孔性聚烯烃，聚酰胺无纺布等；锂离子电池隔膜纸在锂离子电池中的作用是把正负极材料隔离。隔膜纸的质量直接地影响了电池的安全性能及容量等。

6、正温度系数端子

正温度系数端子(PTC端子)是导电性填料与聚合物的复合材料；正温度系数端子可防止电池电流过大。正常温度下，正温度系数端子的电阻很小，但是当温度达到120℃左右时，电阻突然增大，导致电流迅速下降。当温度下降以后，正温度系数端子的电阻又变小，又可以正常充放电。

7、负极集流体材料

负极集流体材料是铜箔，铜网，不锈钢网，其他金属网；负极集流体材料一般用铜箔(10μm～20μm厚)。铜箔作为一种有色金属箔体材料，用于锂电池负极集流体，主要要求其以下三项技术指标：(1)厚度(8μm～12μm)；(2)拉伸强度( >30kg/mm2)；(3)延伸率( >5%)

8、正极集流体材料：正极集流体材料是铝箔等；正极集流体材料一般用铝箔(20μm厚)。

9、导电剂：由于活性材料的电导率低，一般加入导电剂以加速电子的传递，同时也能有效提高锂离子在电极材料中的迁移速率。常用的导电剂为石墨，炭黑，乙炔黑，胶体碳。

10、电池壳：电池壳是钢，铝等材料。

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