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生产锂电池主要用到哪些原材料

九游会俱乐部LARGE  |  点击量:8321次  |  2018年09月20日  

摘要
在正极材料当中,最常用的材料有钴酸锂,锰酸锂,磷酸铁锂和三元材料(镍钴锰的聚合物)。正极材料占有较大比例(正负极材料的质量比为3:1~4:1),因为正极材料的性能直接影响着锂离子电池的性能,其成本也直接决定电池成本高低。

锂电池材料构成主要有:正极材料、负极材料、隔膜、电解液。


1.在正极材料当中,最常用的材料有钴酸锂,锰酸锂,磷酸铁锂和三元材料(镍钴锰的聚合物)。正极材料占有较大比例(正负极材料的质量比为3:1~4:1),因为正极材料的性能直接影响着锂离子电池的性能,其成本也直接决定电池成本高低。


2.在负极材料当中,目前负极材料主要以天然石墨和人造石墨为主。正在探索的负极材料有氮化物、PAS、锡基氧化物、锡合金、纳米负极材料,以及其他的一些金属间化合物等。负极材料作为锂电池四大组成材料之一,在提高电池的容量以及循环性能方面起到了重要作用,处于锂电池产业中游的核心环节。


3.市场化的隔膜材料主要是以聚乙烯(polyethylene,PE)、聚丙烯(polypropylene,PP)为主的聚烯烃(Polyolefin)类隔膜。锂电池的结构中,隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性,性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。


4.电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料,在一定条件下、按一定比例配制而成的。电解液在锂电池正、负极之间起到传导离子的作用,是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证。


扩展资料


“锂电池”,是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。锂电池大致可分为两类:锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂,并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生,其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制,现在只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。


锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。


锂电池的一般是由正极材料和负极材料组成的。正极材料包含有镍酸锂、锰酸锂、三元、酸锂、磷酸亚铁锂等,而负极材料一般是有无定形碳材料、石墨化碳材料、硅基材料、氮化物、新型合金等。


另外如果按照锂电池组成的化学物质来查找那就更多了。如一般组成的电解液、CMC、钴酸锂、隔膜、PVDF、高温胶纸、NMP、石墨类负极、SBR、草酸、铜箔、铝箔等这些是锂电池的组成材料。


一种制备锂电池正极材料的方法,特征在于包括混合在溶液中可释放磷酸盐离子的化合物和金属铁,溶解金属铁,随后焙烧,因此合成磷酸铁。上述方法进一步包括使原料混合物反应,同时将其研磨变小或者回流,可生产具有细粒直径和显示高活性的磷酸铁正极材料,并利用在焙烧之前具有细粒直径的前体。


锂离子电池是以2种不同的能够可逆地插入及脱出锂离子的嵌锂化合物分别作为电池的正极和负极的2次电池体系。充电时,锂离子从正极材料的晶格中脱出,经过电解质后插入到负极材料的晶格中,使得负极富锂,正极贫锂;放电时锂离子从负极材料的晶格中脱出,经过电解质后插入到正极材料的晶格中,使得正极富锂,负极贫锂。这样正负极材料在插入及脱出锂离子时相对于金属锂的电位的差值,就是电池的工作电压。


锂离子电池是性能卓越的新一代绿色高能电池,已成为高新技术发展的重点之一。锂离子电池具有以下特点:高电压、高容量、低消耗、无记忆效应、无公害、体积小、内阻小、自放电少、循环次数多。因其上述特点,锂离子电池已应用到移动电话、笔记本电脑、摄像机、数码相机等众多民用及军事领域。


近年来,锂电池相关政策陆续出台推动着产业上下游企业如雨后春笋般成立。锂电池主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液等构成,正极材料在锂电池的总成本中占据40%以上的比例,并且正极材料的性能直接影响了锂电池的各项性能指标,所以锂电正极材料在锂电池中占据核心地位。


目前已经市场化的锂电池正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等产品。


随着我国经济的快速发展,对电池新材料需求的不断增加,再加上手机、笔记本电脑、数码相机、摄像机、汽车等产品对新型、高效、环保电池材料的强劲需求,我国电池新材料市场将不断扩大。锂电池作为电池未来发展方向,其正极材料市场发展前景看好。同时,3G手机推广和新能源汽车的大规模商业化都将为锂电池正极材料带来新机遇。


虽然锂电池正极材料具有广阔的市场,前景十分乐观。但锂电池正极材料还存在一定的技术瓶颈,尤其是它的电容量高与安全性能强的优势还未充分发挥出来。


实际上,在锂电池正极材料领域,任何微小的技术革新都有可能掀起新一轮的市场拓展,我国企业应加强对正极材料关键技术的研发攻关,取得国际领先地位,增强核心竞争力,在国际竞争中取得优势。

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