鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:900次 | 2021年04月07日
你了解鋰離子電池嗎?鋰離子電池介紹
鋰離子電池四大關(guān)鍵材料:正極、負(fù)極、隔膜、電解液。
正極材料:正極是決定鋰離子電池性能和成本的重要因素,也是制約電池容量進(jìn)一步提高的關(guān)鍵因素;是電池能量密度提高的關(guān)鍵技術(shù)突破方向,從磷酸鐵鋰(LFP)、三元到高鎳三元,電池能量密度不斷提升。正極材料在動(dòng)力鋰電池生產(chǎn)成本中占20%-30%。
正極材料性能比較
隨著純電動(dòng)汽車政府補(bǔ)貼門檻提高,要求動(dòng)力鋰電池能量密度越來(lái)越高。目前發(fā)展前景最廣闊的動(dòng)力鋰離子電池正極材料是三元材料(NCM/NCA)。隨著正極材料中鎳含量占比提高,電池能量密度提升,安全性能下降,制備難度上升,主流三元材料中333型、523型和622型NCM(如圖二所示)國(guó)內(nèi)均實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),811型能夠量產(chǎn)的廠家較少。
三元材料(NCM)結(jié)構(gòu)圖
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
負(fù)極材料:是鋰離子電池重要組成部分,性能優(yōu)異的負(fù)極材料具備較高比能量、相對(duì)鋰電極的電極電勢(shì)低、充放電反應(yīng)的可能性好、與電解液兼容性好,約占鋰離子電池成本10%-15%。
負(fù)極材料性能比較
綜合成本和性能,目前電池負(fù)極材料以人造石墨為主,未來(lái)將以硅碳負(fù)極作為提升鋰離子電池能量的突破口。
電解液:號(hào)稱鋰離子電池的血液,承擔(dān)著運(yùn)輸鋰離子的重任,是鋰離子電池獲得高電壓、高比能等優(yōu)點(diǎn)的保證,同時(shí)也在一定程度上影響鋰離子電池的安全性,其成本約占鋰離子生產(chǎn)成本的5%-10%。
用途:鋰離子電池電解液是有機(jī)溶劑中溶有電解質(zhì)鋰鹽的離子型導(dǎo)體,是電池中是離子傳輸?shù)妮d體,在電池正負(fù)極之間起到傳輸能量的用途。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
組成:電解液一般由高純度的有機(jī)溶劑、電解質(zhì)、添加劑等材料在一定條件下,按一定比例配置而成。
有機(jī)溶劑
常用電解液體系:EC+DMC,EC+DE,,EC+DMC+EMC,EC+DMC+DEC等。
電解質(zhì)鋰鹽
常用電解質(zhì)鋰鹽:六氟磷酸鋰(LiPF6)、四氟硼酸鋰(LiCLO4),從成本、安全性等方面考慮,六氟磷酸鋰是目前用的最多的。
添加劑
隔膜
重要用途:將鋰離子電池的正、負(fù)極隔開(kāi),只讓電解質(zhì)的離子通過(guò)以防止兩極接觸而短路。
性能:隔膜性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等,直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性。
分類:關(guān)于不同鋰離子電池系列,由于電解液為有機(jī)溶劑體系,因而要耐有機(jī)溶劑的膈膜材料一般采用高強(qiáng)度薄膜化的聚烯烴多孔膜。電池在很多情況下并不是封閉的,無(wú)論是鋰離子電池還是鉛酸電池,在設(shè)計(jì)時(shí)都會(huì)針對(duì)內(nèi)部壓力異常增大的情況設(shè)置安全閥,即便電池內(nèi)部發(fā)生短路等異常情況,內(nèi)部壓力也會(huì)及時(shí)釋放,不會(huì)引發(fā)大的風(fēng)險(xiǎn)。
那么既然電池在設(shè)計(jì)之初就已經(jīng)考慮到了潛在風(fēng)險(xiǎn),那么為何在新聞報(bào)道中還經(jīng)常能看到電池爆炸的案例呢?
首先,很多所謂的電池爆炸案例其實(shí)并非電池爆炸,而是控制器或者電氣系統(tǒng)發(fā)生短路或者故障引發(fā)電容爆炸,這種爆炸規(guī)模非常小,很多只是有一些聲響和火花,這種情況下起火才是最大的危險(xiǎn)源。