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新型正負極材料是鋰電池安全設計首選

近年來,電動汽車悶燃事件頻繁發生。為此,科學家們紛紛開始對鋰電池安全性進行了專門的探討,也得出了一些方向性的建議和指導。由于電動汽車的安全性是一個系統的工程,并不能一蹴而就,因此新型正負極材料將會成為鋰電池安全設計首選。

鋰電池圖片

1. 正極材料

目前商業化比較充分的正極材料主要有錳酸鋰和三元鋰等。其中錳酸鋰雖然抗過充能力強,成本又低,但循環性能比較差,高溫性能不好,對此,研究員向錳酸鋰摻雜一定比例的稀土元素,使其具有多功能性。三元鋰擁有循環壽命和安全性的優勢,

其中Ni成分,可以提高材料活性,提高能量密度;Co成分也是活性物質,既能穩定材料的層狀結構,又能減小陽離子混排,便于材料深度放電,從而提高材料的放電容量;Mn成分,在材料中起到支撐作用,提供充放電過程中的穩定性。這兩種鋰電池被廣泛用于汽車、坦克等領域。

2. 負極材料

據悉,鋰電池的負極材料一般都是用碳素材料,如石墨烯、納米碳管等。石墨烯有著穩定的結構、巨大比表面積、良好的導電性,能構建三維結構,且具有調節孔隙率的能力,其已經算是非常完美的材料。專家們還正在探索負極材料有氮化物、PAS(塑料)、錫基氧化物、錫合金、納米氧化鎢等,因為它們有較大的比表面積,鋰離子容易嵌脫,比較不會產生體積效應。

隨著動力電池能量密度的提高,安全性隨之降低,新型正負極材料是鋰電池安全性與電性能之間平衡的關鍵因素。

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