锂离子电池在许多方面显示出广阔的发展应用前景和巨大的经济效益,被认为是一种较好的电动汽车供电方案。然而,随着电动汽车需求的增加和对锂电池能量密度要求的提高,开发能量密度更高的电池系统迫在眉睫。聚合物锂电池涉及哪些材料?

1. 负极材料

负极材料是锂离子电池的重要组成部分之一,它直接决定了整个电池的电化学性能。负极材料主要分为碳和非碳。碳基材料主要包括石墨、硬碳、碳纳米管、中间相碳微球和石墨烯。然而,到目前为止,石墨仍然是一种可以应用于商用电池的负极材料。商业化石油墨材料本身的层状结构可以让锂离子可逆地嵌入并从其晶格中移除。然而,锂电池充放电过程中石墨材料存在体积膨胀、易脱落的问题,在其表面容易形成固体电解质层,循环过程中不可逆容量损失严重。

2. 阴极材料

锂离子电池的性能主要取决于正极材料和电解质的选择和结构,尤其是正极材料。LiCoO2是早期商业应用中的阴极材料之一。它具有易合成、化学稳定性高、能量密度高的特点。然而,由于LiCoO2的低能量密度和高价格,限制了其在电动汽车上的应用。为了提高锂电池的能量密度,降低电池成本,近二十年来人们不断开发出具有高放电电压平台和更高容量的正极材料。

传统锂电池中使用的非水电解质在高压下的分解极大地限制了高压锂电池的使用,聚合物电解质具有较高的安全性、优越的形状设计灵活性和较高的质量比能,可有效解决传统电解质使用带来的问题,成为新一代聚合物锂电池的发展热点。