關于鋰離子電池

2019-10-11 17:38:54 Browse times:74


鋰離子電池是一種常用的可充電電池,全球市場估計為110億美元,預計到2020年將增長到600億美元。鋰離子電池的普及是由于其相對于其他電池的優勢二次(或充電)電池:


● 在給定容量下比其他充電電池輕

● 鋰離子化學物質可提供高開路電壓

● 自放電率低(每月約1.5%)

● 不要受到電池記憶的影響

● 環境效益:可充電且有毒的垃圾填埋場減少


但是,鋰離子電池還遇到了以下問題:

● 循環壽命差,特別是在大電流應用中

● 隨著騎行和年齡的增長提高內在阻力

● 過熱或過度充電時的安全問題

● 鋰離子電池容量要求更高的應用


在鋰離子電池中,鋰離子在放電過程中會從陽極移動到陰極,而在充電時會從陰極移動到陽極。用于陽極和陰極的材料會極大地影響電池性能的許多方面,包括容量。迫切需要新的高容量材料,以解決對更大能量密度,循環壽命和充電壽命以及鋰離子電池面臨的其他問題的需求。


石墨歷來用于商業用途選擇的陽極,具有典型的第一代Li離子化學工作如下:


1.jpg


鋰離子電池總反應C +的LiCoO 2 ?LIC 6 +栗0.5的CoO 2

在陰極:的LiCoO 2 -李+ -電子- ?栗0.5的CoO 2 ?143毫安時/克

在陽極: 6C +栗+ + E - ?LIC 6 ?372毫安時/克

材料石墨以外一直經研究,硅具有最高的重量容量(mAh / g)。

硅的體積容量(Wh / cc),即考慮到鋰插入引起的體積增加的硅的容量,仍顯著高于與碳陽極材料相關的容量。

如果可以在不影響電池壽命的前提下使用硅,則鋰離子電池的潛力對鋰離子電池的未來具有廣闊的前景。

給鋰離子電池充電時,鋰會插入硅中,導致體積急劇增加(最大400%)。放電時,鋰從硅中提取出來,并恢復為較小的尺寸。反復的膨脹和收縮會在硅上施加很大的應力,從而導致硅材料破裂或粉碎。反過來,這導致硅碎片與最近的鄰居電隔離,并導致電池陽極的導電性損失。因此,常規的硅基陽極的充放電循環壽命通常較短。


 
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