鋰離子電池在許多方面顯示出廣闊的發展應用前景和巨大的經濟效益,被認為是一種較好的電動汽車供電方案。然而,隨著電動汽車需求的增加和對鋰電池能量密度要求的提高,開發能量密度更高的電池系統迫在眉睫。聚合物鋰電池涉及哪些材料?

1. 負極材料

負極材料是鋰離子電池的重要組成部分之一,它直接決定了整個電池的電化學性能。負極材料主要分為碳和非碳。碳基材料主要包括石墨、硬碳、碳納米管、中間相碳微球和石墨烯。然而,到目前為止,石墨仍然是一種可以應用于商用電池的負極材料。商業化石油墨材料本身的層狀結構可以讓鋰離子可逆地嵌入并從其晶格中移除。然而,鋰電池充放電過程中石墨材料存在體積膨脹、易脫落的問題,在其表面容易形成固體電解質層,循環過程中不可逆容量損失嚴重。

2. 陰極材料

鋰離子電池的性能主要取決于正極材料和電解質的選擇和結構,尤其是正極材料。LiCoO2是早期商業應用中的陰極材料之一。它具有易合成、化學穩定性高、能量密度高的特點。然而,由于LiCoO2的低能量密度和高價格,限制了其在電動汽車上的應用。為了提高鋰電池的能量密度,降低電池成本,近二十年來人們不斷開發出具有高放電電壓平臺和更高容量的正極材料。

傳統鋰電池中使用的非水電解質在高壓下的分解極大地限制了高壓鋰電池的使用,聚合物電解質具有較高的安全性、優越的形狀設計靈活性和較高的質量比能,可有效解決傳統電解質使用帶來的問題,成為新一代聚合物鋰電池的發展熱點。