锂离子电池通常用于便携式电子设备和电动汽车,并且在军事和航空航天应用中日益流行。在电池中,锂离子在放电过程中从负极移动到正极,在充电过程中返回。与不可充电锂电池中使用的金属锂相比,锂离子电池使用嵌入锂化合物作为电极材料。接下来,为大家详细说下锂离子电池的正极材料有哪些和锂离子电池的负极材料有哪些。

 

一、锂离子电池的正极材料有哪些

锂离子电池的正极材料主要包括:锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物和聚阴离子正极材料系列。

1. 锂钴氧化物

锂钴氧化物是现阶段商品化锂离子电池中应用最成功、最广泛的正极材料。其在可逆性、放电容量、充放电效率和电压稳定方面是比较好的。

2. 锂镍氧化物

镍酸锂(LiNiO2)为立方岩盐结构,与LiCoO2相同,但其价格比LiCoO2低。LiNiO2理论容量为276mAh/g,实际比容量为140~180mAh/g,工作电压范围为2.5V~4.2V[66],无过充或过放电的限制,具有高温稳定性好,自放电率低,无污染,是继LiCoO2之后研究得较多的层状化合物。但LiNiO2作为锂离子电池正极材料存在以下问题亟待研究解决。

3. 锂锰氧化物

我国锰资源储量丰富,而且锰无毒,污染小,因此层状结构的LiMnO2和尖晶石型的LiMn2O4都成为了正极材料研究的热点。

4. 锰镍钴复合氧化物

层状锰镍钴复合氧化物正极材料综合了LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2 三种层状材料的优点,其综合性能优于以上任一单一组分正极材料,存在明显的三元协同效应:通过引入Co,能够减少阳离子混合占位情况,有效稳定材料的层状结构;通过引入Ni,可提高材料的容量;通过引入Mn,不仅可以降低材料成本,而且还可以提高材料的安全性。而LiMnxNiyCo1-x-yO2材料充放电平台略高于LiCoO2,适合现有各类锂离子电池应用产品,有望取代现有各类其他正极材料。

5. 锂钒氧化物

钒为多价态金属,与锂可形成多种氧化物,主要包括层状的LiVO2、LixV2O4、Li1+xV3O8和尖晶石型LiV2O4、反尖晶石型LiVMO4(M=Ni, Co)。

锂离子电池的正极材料有哪些

二、锂离子电池的负极材料有哪些

锂电池负极材料大体分为以下几种:

第一种是碳负极材料:

目前已经实际用于锂离子电池的负极材料基本上都是碳素材料,如人工石墨、天然石墨、中间相碳微球、石油焦、碳纤维、热解树脂碳等。

第二种是锡基负极材料:

锡基负极材料可分为锡的氧化物和锡基复合氧化物两种。氧化物是指各种价态金属锡的氧化物。目前没有商业化产品。

第三种是含锂过渡金属氮化物负极材料,目前也没有商业化产品。

第四种是合金类负极材料

包括锡基合金、硅基合金、锗基合金、铝基合金、锑基合金、镁基合金和其它合金,目前也没有商业化产品。

第五种是纳米级负极材料:纳米碳管、纳米合金材料。

第六种纳米材料是纳米氧化物材料

锂离子电池的负极材料有哪些