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锂电池中使用的一些纳米材料介绍
来源: | 作者:TFCNT | 发布时间: 40天前 | 53 次浏览 | 分享到:

      锂电池主要由正极、负极、隔膜、电解液、粘结剂、导电剂、极耳和封装材料等组成。

A节点材料

      硅基材料:主要有纳米硅(Si) 和氧化硅(SiOx)。硅基负极对应的两条路线是硅碳负极和硅氧负极。硅基负极具有非常高的比容量和比能量密度。理论上,硅材料的比容量是碳材料的10倍以上,比能量密度也高出5倍左右。因此,硅基负极被认为是最有前景的下一代锂电池负极材料。

隔膜

      在锂电池结构中,隔膜是关键的内部部件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构和内阻,并直接影响电池的容量、循环和安全性能。性能优异的隔膜对提升电池的整体性能起着至关重要的作用。隔膜的主要作用是隔离电池的正负极,防止两极接触短路,此外,它还具有允许电解液离子通过的功能。隔膜材料不导电,其物理和化学性质对电池的性能有很大的影响。

      二氧化硅(SiO2):二氧化硅是一种常见的热稳定无机粉末填料,广泛应用于聚合物的填充和改性。由于其比表面积大,易生成大量硅醇(Si-OH),在改善隔膜亲水性的同时,还能改善电解液的润湿性,从而提高锂离子传输性能和电池的电化学性能。同时,SiO2颗粒作为无机材料,可以增强隔膜的机械强度,阻止负极锂枝晶的继续生长和击穿,从而防止电池热短路。

      氧化铝(Al2O3):氧化铝在 自然界中储量丰富,具有优异的化学惰性、热稳定性和力学性能。它已被工业界用作第一代陶瓷隔膜材料,用于提高聚烯烃隔膜的综合性能。它也是 用于锂电池隔膜改性的无机粉体。

      二氧化钛(TiO2):具有无毒、性能稳定、制备易于控制等优点,可以改善隔膜的热稳定性和电解液的润湿性,并能吸附部分杂质电解液,有助于降低隔膜与电极之间的界面阻抗。同时,TiO2与电解液具有良好的相容性,可以促进锂离子的传输,提高隔膜的离子电导率,是一种理想的有机聚合物隔膜改性材料。此外,在隔膜中引入TiO2可以降低颗粒间的应力,提高电池的稳定性。

导电剂

      导电剂是锂电池中保证电极具有良好充放电性能的试剂。它收集活性物质之间、活性物质与集流体之间的微电流,然后将微电流收集到铝箔、铜箔等集流体上,形成大电流,最终输送到用电器中。导电剂的添加可以通过这种方式降低电极的接触电阻,加快电极材料中电子的移动速度和锂离子的迁移速度,提高电子电导率,从而提高电极的充放电效率。

      碳纳米管 (CNT ):CNT的阻抗仅为炭黑的一半。低阻抗带来良好的导电性,改善极化,使循环性能更佳。炭黑的添加量约为正极材料重量的3%,而CNT的添加量仅为0.8%~1.5%。较低的添加量可以为活性物质节省空间,从而提高能量密度。