鋰電池材料有哪些？
發布時間：2021-04-21
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鋰電池材料構成主要有：正極材料、負極材料、隔膜、電解液。
1.在鋰電正極材料當中，最常用的材料有鈷酸鋰，錳酸鋰，磷酸鐵鋰和三元材料(鎳鈷錳的聚合物)。
2.在負極材料當中，目前鋰電池負極材料主要以天然石墨和人造石墨為主。正在探索的負極材料有氮化物、PAS、錫基氧化物、錫合金、納米負極材料，以及其他的一些金屬間化合物等。
3.隔膜材料主要是以聚乙烯（polyethylene，PE）、聚丙烯（polypropylene，PP）為主的聚烯烴（Polyolefin）類隔膜。鋰電池的結構中，隔膜是關鍵的內層組件之一。
4.電解液由高純度的有機溶劑、電解質鋰鹽、必要的添加劑等原料，在一定條件下、按一定比例配制而成的。
此外還有很多的新型鋰電池材料在逐步進入鋰電產業，如三元材料、富鋰錳基材料、高電壓電解液材料、硅碳負極材料、石墨烯、CNTs以及一些安全輔料的應用將是最近幾年的的一個熱點。
高鎳三元材料：一般來說，高鎳的三元正極材料是指材料中鎳的摩爾分數大于0.6的材料，這樣的三元材料具有高比容量和低成本的特點，但也存在容量保持率低，熱穩定性能差等缺陷。目前，高鎳三元材料的安全性主要通過材料改性優化、表面包覆、調整電解液和負極材料等方式來逐步解決。
硅碳復合負極材料：硅碳復合材料作為未來鋰電池負極材料的一種，其理論克容量約為4200mAh/g以上,比石墨類負極的372mAh/g高出了10倍有余，其產業化后，將大大提升電池的容量。
石墨烯：石墨烯的克容量較高，可逆容量約700mAh/g,高于石墨類負極的容量。另外，石墨烯良好的導熱性能確保其在電池體系中的穩定性，且石墨烯片層間距大于石墨，使鋰離子在石墨烯片層間擴散通暢，有利于提高鋰電池功率性能。
碳納米管：碳納米管是一種石墨化結構的碳材料，自身具有優良的導電性能，同時由于其脫嵌鋰時深度小、行程短，作為負極材料在大倍率充放電時極化作用較小，可提高鋰電池的大倍率充放電性能。
涂覆隔膜：隔膜對鋰電池的安全性至關重要，這要求隔膜具有良好的電化學和熱穩定性，以及反復充放電過程中對電解液保持高度浸潤性。涂覆隔膜是指在基膜上涂布PVDF等膠黏劑或陶瓷氧化鋁。
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部位 |
組成 |
常見組成 |
檢查項目 |
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正極
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活性物質 |
LiCoO2（鈷酸鋰） LiePO4（磷酸鐵鋰）等 |
組成（ICP\XRF\TG） 粒徑（粒徑分布儀） 結晶（XRD） (比表面積分析儀 |
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粘結劑 |
PVDF |
表面形狀（SEM） |
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導電劑 |
碳（炭黑、乙炔黑、石墨等） |
結 晶 (XRD) 含 量 (TOC-SSM) 折光率（阿貝折射儀） |
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負極
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活性物質 |
碳、石墨、高分子聚合物 |
結晶 (XRD) 粒徑（粒徑分布儀） 比表面積分析儀 碳含量（馬弗爐） |
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微量添加物 |
Li\P\Cu\Na\Co\Ca\K 等 |
組成 (ICP |
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粘結劑 |
SBR（丁苯乳膠）CMC （羥甲基纖維素） |
組成 (FTIR，GC等) 粘結度 ( 萬能試驗機 ) 粘結劑離心分離（離心機） |
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隔離膜 |
聚烯烴類 |
組成 (FTIR，GC等) 細孔 (SEM\AFM) 熱 特 性 (TG\TMA\DSC) 拉伸試驗 ( 萬能試驗機 ) 針刺試驗 ( 材料試驗機 ) 透氣度（透氣度測試儀） 隔膜收縮率測試（高精度菲林尺） 隔膜熱收縮測試（恒溫鼓風烤箱） |
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電解液
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溶劑 |
碳酸酯、酸酯、醚 |
組成 (GCMS\GC\LC) |
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電解質 |
LiPF6（六氟磷酸鋰）LiPF4 |
組成 (ICP\LC\IC) |
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電解質 |
碳酸亞乙烯酯（VC） |
組成 (GCMS) |
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電解質 |
游離酸、密度、電解率、PH 值 |
電位滴定、液體密度計、電導率儀、PH 計 |
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電芯 |
極片卷繞、疊層整齊度、封裝異常無損觀察 電壓、電流、容量內阻、阻抗、絕緣 |
內部觀察 CT\SMX-1000PLUS 電化學工作站 電壓內阻測試儀、直流電阻儀、數字耐壓測試儀 |
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極片 |
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觀察極片（光學顯微鏡） 水份測定（水份儀） |
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熱分析 |
材料熱反應分析（同步熱分析、差示量熱、熱重分析） |
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