笑傲电池界:锂离子电池的组成秘密武器
导语:
正极材料在锂离子电池中占据主导地位,占比高达3:1至4:1。正极材料不仅决定了电池的性能,也直接影响成本。让我们一起探索这款宝贵能源背后的秘密。
正极、负极、电解质、胶粘剂和隔膜,这些都是锂离子电池不可或缺的部分。它们共同工作,创造出能量储存与释放的奇迹。
正极材料
正极是含有锂元素的过渡金属氧化物,如LiCoO2和LiFePO4,以及带有活性聚合物如聚乙炔、聚苯和聚吡咯等。这些成分使得嵌锂化合物成为关键技术。
负極材料
负極則是充滿碳素與氮化物之類的大容量儲能材質,而硅基與錫基材質則是新興技術之一。而且,由於負極採用嵌入式鍺而非實體鍺,因此研究電池也主要圍繞著這一點進行。
电解质
電解質是一種特殊溶液,它可以將離子的運輸轉變為傳導電子。在這個過程中,選擇適當的電解質對於獲得更好的能量密度、高功率密度以及安全性能至關重要。
胶粘剂
胶粘剂由多种材料制成,如含氟聚合物、乙丙橡胶、碳基凝胶等,它們不僅要确保活性物质与集流体之间紧密结合,还要在生产过程中保持其浆状,以便于涂布。此外,在充放电时还需缓冲负极膨胀现象以避免损坏设备。
隔膜材料
隔膜纸通常由多孔性聚烯烃或无纺布制成,是将正负两端相隔开来,从而防止短路发生,并保障安全性能及容量稳定性。
正温度系数端子(PTC)
PTC端子采用复合填料与塑料制作,是一种独特设计,可以在正常温度下表现为良好的导通状态,但当温度升到120℃以上时,突然增加阻抗,从而限制过大流量。当温度降低后,其阻抗又恢复原状,使得它成为一个自我调节装置,不需要额外控制即可实现节流效果。
7-8. 集流体材料(負極&正極)
集流体通常由铜箔或者铝箔构成。这两种金属网具有高强度、高延伸率以及适宜厚度,为电子传输提供坚实支持,同时起着集束作用,便于整体结构维持其功能并提高效率。
9-10. 导电剂&壳體
最后,一些导电剂如石墨炭黑等被添加进来,以增强电子传递速度;同时,对于保护内部部件,更坚固耐用的壳体则提供了最终封装解决方案,确保整个系统稳定运行。