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    鋰離子電池的發展趨勢

    2020-09-26 ryder

    摘要:概述了鋰離子電池的發展趨勢,簡要介紹了鋰離子電池的充放電機理的理論研究現狀,總結了現有制備理論和正負電極的最新發展趨勢。 介紹了以鋰電池材料為核心技術的正極材料和負極材料的各種制備方法和發展前景,并重點介紹了該領域目前存在的問題和改進。

    關鍵字:鋰離子電池; 電極材料 電動循環能力 鋰嵌入化合物。

    簡介電子信息時代已迅速增加了對移動電源的需求。 鋰離子電池具有高電壓和高容量的重要優點,并且具有長循環壽命和良好的安全性能。
    它們在便攜式電子設備,電動汽車,航天技術,國防工業等方面具有廣闊的應用前景。是今年受到廣泛關注的研究熱點。 鋰離子電池機理的一般分析認為,作為化學動力源的鋰離子電池是指由兩種可逆地嵌入和脫嵌鋰離子的化合物組成的二次電池,作為正極和負極。

    當電池充電時,鋰離子會從正極中脫嵌,插入負極中,反之亦然。 鋰離子電池是物理學,材料科學和化學的產物。 鋰離子電池所涉及的物理機制目前由固體物理學中的嵌入式物理學解釋。 插層是指可移動的客體顆粒(分子,原子,離子)可逆地嵌入適當大小的宿主晶格中。單擊網絡中的空間。

    電子傳輸鋰離子電池的正極材料和負極材料都是離子和電子嵌入化合物的混合化合物。 電子只能在正負材料中移動[4] [5] [6]。 已知的插層化合物有很多種,并且客體顆粒可以是分子,原子或離子。 在插入離子時,需要從主結構進行電荷補償以保持電中性。 可以通過改變主體材料的能帶結構來實現電荷補償,并且電導率會在嵌入前后發生變化。 鋰離子電池電極材料能否穩定地存在于空氣中與此特性密切相關。 如果嵌入化合物滿足可逆的結構變化并可以補償結構中電荷的變化,則它們只能用作鋰離子電池的電極材料。

    控制鋰離子電池性能的關鍵材料-電池中的正極和負極活性材料是這項技術的關鍵,這是國內外研究人員的共識。  1正極材料的性能和一般制備方法正極中表征離子傳輸性能的重要參數是化學擴散系數。通常,正極活性物質中鋰離子的擴散系數較低。 鋰與晶體相變一起插入到正極材料中或從正極材料中脫嵌。

    因此,要求鋰離子電池的電極膜非常薄,通常為幾十微米。 正極材料的鋰嵌入化合物是鋰離子電池中的鋰離子的臨時保存容器。 為了獲得更高的電池電壓,優選選擇具有高電勢的鋰嵌入化合物。 正極材料應滿足:
    1)在所需的充電和放電電位范圍內,并與電解液具有電化學相容性; 

    2)溫和的電極工藝動力學; 

    3)高度可逆的; 

    4)完全鋰化的空氣中的穩定性。

    研究熱點主要集中在層狀LiMO2和尖晶石LiM2O4化合物以及具有兩種M(M為Co,Ni,Mn,V和其他過渡金屬離子)的相似電極材料上。 作為鋰離子電池的正極材料,Li +離子的脫嵌和嵌入過程中結構變化的程度和可逆性決定了電池的穩定重復充電和放電。 在正極材料的制備中,原料性能和合成工藝條件將對最終結構產生影響。 各種有前途的正極材料在使用過程中會衰減容量,這是研究中的主要問題。

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