Te enseñaré cómo elegir un material de electrodo de batería de iones de litio.

Las baterías de iones de litio pueden cargarse de forma secundaria durante el uso y pertenecen a una batería recargable secundaria. El principio de funcionamiento principal es el movimiento repetido de iones de litio entre los polos positivo y negativo, independientemente de la forma de la batería. Sus componentes principales son electrolitos, placas positivas, placas negativas y diafragma. En la actualidad, la producción internacional de baterías de iones de litio se concentra principalmente en China, Japón y Corea del Sur. Los principales mercados de aplicaciones de iones de litio son los teléfonos móviles y las computadoras. Con el desarrollo continuo de las baterías de iones de litio, el campo de aplicación se está expandiendo gradualmente y su uso de materiales polares positivos ha cambiado de monolítico a diversificado. Estos incluyen: fosfato ferroso de litio tipo olivino, litio ácido cobalto estratificado, ácido manganeso tipo espinela, etc., para lograr la coexistencia de una variedad de materiales. Puede verse en el desarrollo de la tecnología que se producirán más tipos nuevos de materiales positivos en el desarrollo futuro. Para el material del electrodo positivo de la celda de potencia, tiene requisitos estrictos en términos de costo, rendimiento de seguridad, capacidad de circulación y densidad de energía. En el campo de los materiales aplicados, debido al alto costo y la baja seguridad del ácido de cobalto de litio, generalmente es aplicable a baterías de consumo ordinarias en aplicaciones específicas y es difícil cumplir con los requisitos de las baterías de energía. Los otros materiales enumerados anteriormente se han utilizado completamente en las celdas de energía actuales. En el material de la batería de iones de litio, el material del electrodo negativo es un componente importante, que puede tener una gran influencia en el rendimiento de toda la batería. En la actualidad, los materiales polares negativos se dividen principalmente en dos categorías, una para aplicaciones comerciales de materiales de carbono, como grafito natural, carbono blando, y la otra para materiales sin carbono negativo que se encuentran en investigación y desarrollo pero tienen una buena perspectiva de mercado. . Por ejemplo, materiales a base de silicio, materiales de aleación, materiales Sikkim, etc.

1 Material de carbono negativo: este tipo de material, ya sea densidad de energía, capacidad de reciclaje o insumo de costos, es un material negativo equilibrado y también es el material principal que promueve el nacimiento de las baterías de iones de litio. Los materiales de carbono se pueden dividir en dos categorías. Materiales de carbono de grafito y carbono duro. Entre ellos, los primeros incluyen principalmente grafito artificial y grafito natural. El proceso de formación del grafito artificial es: a temperaturas superiores a 2500 ° C, se grafican y obtienen materiales de carbono blando. MCMB es un tipo de grafito artificial de uso común. Su estructura es esférica y su textura superficial es relativamente lisa. El diámetro es de aproximadamente 5-40 μm. Debido a la suavidad de la superficie del electrodo, se reduce la velocidad de reacción entre la superficie del electrodo y el electrolito, y se reduce la capacidad irreversible. Al mismo tiempo, la estructura esférica puede facilitar la incrustación y desactivación de iones de litio en cualquier dirección, y tiene un gran efecto de promoción sobre la estabilidad de la estructura. El grafito natural también tiene muchas ventajas. Tiene una mayor cristalinidad, más ubicaciones de incrustación y un precio más bajo. Es un material ideal para baterías de iones de litio. Sin embargo, también tiene ciertas desventajas. Por ejemplo, al reaccionar con el electrolito, la compatibilidad es mala, y existen muchos defectos en la superficie durante el aplastamiento, lo que tendrá un mayor impacto negativo en el desempeño de su carga o descarga. Además, el proceso de formación de carbono duro es: a 2500 ° C, es difícil implementar materiales de carbono graficados, que son principalmente carbono pirolítico de un compuesto polimérico. Se puede ver a través de un microscopio de gran aumento que está formado por muchas esferas nanométricas. Hecho de, El conjunto muestra un racimo de flores, como se muestra en la Figura 1. El área amorfa con una gran cantidad de Nanopore en su superficie supera con creces la capacidad estándar del grafito en términos de capacidad, lo que a su vez tiene un gran impacto negativo en la capacidad de circulación.

2 Material de electrodo negativo de silicio: debido a que el material de silicio es rico en almacenamiento y económico, es ideal para aplicarlo como un nuevo tipo de material de electrodo negativo a las baterías de iones de litio. Sin embargo, dado que el silicio es un semiconductor, la conductividad es pobre y durante el proceso de incrustación se expandirá varias veces el volumen del pasado, y la expansión máxima puede alcanzar el 370%, lo que dará lugar a polvo de silicio activo y se caerá, lo que hace Es difícil entrar en contacto completo con los electrones. A su vez, la capacidad se reduce rápidamente. Si se va a utilizar bien el silicio en los materiales de las baterías de iones de litio, se puede controlar eficazmente en el proceso de carga o descarga, y su capacidad y capacidad de circulación se pueden garantizar en gran medida. Puede hacer esto de las siguientes formas. Primero, puede usar el silicio de tamaño nanométrico. En segundo lugar, el silicio se combina con matriz inactiva, matriz activa y adhesivo. En tercer lugar, el uso de películas de silicona, se ha considerado la próxima generación de los materiales negativos comerciales más adecuados.

3 Material del cátodo de la batería de iones de litio: El ácido de cobalto de litio como material de cátodo se utilizó antes y sigue siendo el material de cátodo principal en los productos electrónicos de consumo. En comparación con otros materiales positivos, se puede ver que el ácido de litio y cobalto es relativamente alto el voltaje en el proceso de operación, el voltaje de operación es relativamente estable cuando se carga o descarga, y puede cumplir con los requisitos de alta corriente, tiene un fuerte rendimiento cíclico, y tiene alta conductividad. Los materiales, las baterías y otros procesos son relativamente estables. Sin embargo, también tiene muchas desventajas. Por ejemplo, los recursos son escasos, los precios son más altos, el cobalto contiene toxicidad, tiene ciertos riesgos cuando se usa y puede tener efectos adversos en el medio ambiente. En particular, su seguridad no puede garantizarse eficazmente, lo que se convertirá en un factor importante que restringe su amplio desarrollo. Entre los estudios realizados al respecto, los cationes metálicos como Al 3 +, Mg2 + y Ni2 + son los más dopados, y con el continuo avance de la investigación científica, en la actualidad, las formas de dopaje de cationes metálicos como Al 3 + y Se ha puesto en uso Mg2 +. En la preparación de ácido de litio y cobalto, se incluyen principalmente dos métodos, a saber, síntesis en fase sólida y síntesis en fase líquida. Lo que se usa comúnmente en la industria es el método de síntesis en fase sólida a alta temperatura. Utiliza principalmente sales de litio, como Li2CO3 o LiOH, y sales de cobalto, como CoCO3, para fusionarse en una proporción de 1: 1. Se forma por calcinación a una temperatura alta de 600 ° C a 900 ° C. En la actualidad, la aplicación de materiales de ácido de cobalto de litio en el mercado se encuentra principalmente en el mercado de baterías secundarias, y también es la mejor opción para materiales de baterías pequeñas de iones de litio de alta densidad.

El material del electrodo positivo de tres elementos tiene un efecto sinérgico de tres elementos relativamente significativo. En comparación con el ácido de litio y cobalto, se puede ver que existe una mayor ventaja en términos de estabilidad térmica, y el costo de producción es relativamente bajo, y puede convertirse en el mejor material sustituto del ácido de litio y cobalto. Sin embargo, su densidad es baja y es necesario mejorar su rendimiento de reciclaje. Para esto, el proceso de síntesis mejorado y el dopaje iónico se pueden utilizar para ajustar. El material ternario se utiliza principalmente en baterías cilíndricas de iones de litio, como carcasas de acero y carcasas de aluminio, pero su aplicación está muy limitada debido a los factores de expansión de las baterías blandas. En aplicaciones futuras, su dirección de desarrollo tiene principalmente dos aspectos: Primero, a la dirección de alto manganeso, principalmente en el desarrollo de Bluetooth, teléfonos móviles y otros pequeños dispositivos portátiles. En segundo lugar, en la dirección del níquel alto, principalmente en bicicletas eléctricas, vehículos eléctricos y otras áreas donde la demanda de densidad energética es alta.

El fosfato férrico de litio tiene un buen rendimiento de reciclaje y estabilidad térmica en la carga y descarga, tiene sólidas garantías de seguridad durante el uso, y el material es ecológico y respetuoso con el medio ambiente, no causará daños graves al medio ambiente y, al mismo tiempo, el precio también es relativamente bajo. La industria de baterías de China se considera el mejor material para la producción de módulos de batería a gran escala. Las principales áreas de aplicación en la actualidad son vehículos eléctricos, fuentes de energía de carga móviles portátiles, etc. En el futuro, se desarrollará en la dirección de fuentes de energía de almacenamiento de energía y fuentes de energía portátiles.

El óxido de litio y manganeso tiene una gran seguridad y protección contra sobrecargas en la aplicación. Debido a los abundantes recursos de manganeso en China, el precio es relativamente bajo, la contaminación del medio ambiente es pequeña, no tóxica e inofensiva, y la operación de preparación industrial es relativamente simple. Sin embargo, durante el proceso de carga o descarga, debido a la inestabilidad de la estructura de la espinela, el efecto Jahn-Teller se produce fácilmente, y la disolución del manganeso a altas temperaturas hace que sea fácil reducir la capacidad de la batería, por lo que su aplicación también es muy importante. limitado. En la actualidad, el ámbito de aplicación del óxido de litio y manganeso es principalmente baterías pequeñas, como teléfonos móviles, productos digitales, etc. En términos de celdas de potencia, el fosfato de hierro y litio se puede reemplazar entre sí, creando así una fuerte competencia. Su dirección de desarrollo será una tendencia de alta energía, alta densidad y bajo costo.

Los productos de baterías de iones de litio han mostrado un vigoroso desarrollo. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, los teléfonos inteligentes, las computadoras y otros productos se han utilizado ampliamente. Esto aumentará la demanda de baterías de iones de litio y les brindará mayores oportunidades de desarrollo. Al mismo tiempo, los iones de litio montados en vehículos y las fuentes de alimentación de almacenamiento de energía se han desarrollado gradualmente, proporcionando nuevos puntos de crecimiento para las baterías de iones de litio. Por lo tanto, en el desarrollo futuro, es necesario fortalecer la investigación en este aspecto, para que el papel de las baterías de iones de litio juegue un papel mayor, lo que también conducirá a la sustitución continua de los materiales de sus baterías.

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