鋰離子電池在許多方面顯示出廣闊的發(fā)展應(yīng)用前景和巨大的經(jīng)濟(jì)效益,被認(rèn)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(fā)能量密度更高的電池系統(tǒng)迫在眉睫。聚合物鋰電池涉及哪些材料?

1. 負(fù)極材料

負(fù)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(xué)性能。負(fù)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(yīng)用于商用電池的負(fù)極材料。商業(yè)化石油墨材料本身的層狀結(jié)構(gòu)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(zhì)層,循環(huán)過程中不可逆容量損失嚴(yán)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(zhì)的選擇和結(jié)構(gòu),尤其是正極材料。LiCoO2是早期商業(yè)應(yīng)用中的陰極材料之一。它具有易合成、化學(xué)穩(wěn)定性高、能量密度高的特點(diǎn)。然而,由于LiCoO2的低能量密度和高價(jià)格,限制了其在電動汽車上的應(yīng)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(fā)出具有高放電電壓平臺和更高容量的正極材料。

傳統(tǒng)鋰電池中使用的非水電解質(zhì)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(zhì)具有較高的安全性、優(yōu)越的形狀設(shè)計(jì)靈活性和較高的質(zhì)量比能,可有效解決傳統(tǒng)電解質(zhì)使用帶來的問題,成為新一代聚合物鋰電池的發(fā)展熱點(diǎn)。