电动车用蓄电池之锂电池
锂电池作为一种充电电池,锂电池的工作原理是:通过锂离子(Li)在正负极之间定向移动来实现充放电功能。它广泛应用于电动车、消费电子及储能三个领域。其中电动车用锂电池,通常称为动力电池,是目前增长较快,未来预期最为乐观的应用领域。
锂电池材料简介
正极材料:锂电池通常以正极材料命名,不同正极材料差距明显,适用领域也不一样。常见的正极材料可以分为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料。当前,正极材料是锂电池的核心材料,是决定电池性能的关键因素,对产品最终的能量密度、电压、使用寿命以及安全性等有着直接影响,也是锂电池中成本最高的部分。正因此,锂电池往往用正极材料命名,如三元电池,就是使用三元材料做正极的锂电池。
负极材料:锂电池负极材料由活性物质、粘结剂和添加剂制成糊状胶合剂后,涂抹在铜箔两侧,经过干燥、滚压制得,作用是储存和释放能量,主要影响锂电池的循环性能等指标。负极材料按照所用活性物质,可分为碳材和非碳材两大类:碳系材料包括石墨材料(天然石墨、人造石墨以及中间相碳位球)与其它碳系(硬碳、软碳和石墨烯)两条路线;非碳系材料可细分为钛基材料、硅基材料、锡基材料、氮化物和金属锂等。
电解液:电解液在锂电池中,主要作为离子迁移的载体,保证离子在正负极之间的传输。其对电池安全性、循环寿命、充放电倍率、高低温性能、能量密度等性能指标都有一定影响。电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐和添加剂等原料按一定比例配制构成。按质量划分,溶剂质量占比 80%~90%,锂盐占比10%~15%,添加剂占比在5%左右;按成本划分,锂盐占比约40%~50%, 溶剂占比约30%、添加剂占比约10%~30%。
隔膜:锂电池隔膜是正负极之间的一层薄膜,在锂电池进行电解反应时,可用来分隔正极和负极防止发生短路。隔膜浸润在电解液中,表面有大量允许锂离子通过的微孔,微孔的材料、数量和厚度会影响锂离子穿过隔膜的速度,进而影响电池的放电倍率、循环寿命等指标。
不同材料锂电池性能对比
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钴酸锂/LCO |
锰酸锂/LMO |
磷酸铁锂/ LFP |
三元材料/ NCM |
能量密度 |
中 |
低 |
中 |
高 |
循环寿命/次 |
500-1000 |
500-2000 |
2000-6000 |
800-2000 |
安全性 |
差 |
一般 |
好 |
一般 |
工作温度 |
-20-55℃ |
>50℃快速衰退 |
-20-75℃ |
-20-55℃ |
成本 |
很高 |
低 |
低 |
较高 |