鋰離子電池主要由正極、負(fù)極、隔膜和電解液組成,其中正負(fù)極層緊密軋製在一起,層與層之間用絕緣體隔開(kāi),並浸泡在電解液中。那麼,這些組成材料在鋰離子電池中都起到怎樣的作用?
(1)正極材料
正極材料是決定鋰離子電池性能的關(guān)鍵材料之一,也是目前商業(yè)化鋰離子電池中鋰離子的主要來(lái)源,其性質(zhì)和價(jià)格對(duì)電池有著很大的影響。
每種正極材料都有自己的理論能量密度,選擇了一種正極材料,就選擇了電芯能量密度的上限。另外,正極材料的用量設(shè)計(jì)和加工製作過(guò)程中的振實(shí)密度也對(duì)電芯成品的能量密度產(chǎn)生一定影響。
(2)負(fù)極材料
負(fù)極材料,是鋰離子電池在充電過(guò)程中鋰離子和電子的載體,起著能量的儲(chǔ)存與釋放的用途??梢哉f(shuō),鋰離子電池能否成功地製成,關(guān)鍵在於能否製備出可逆地脫/嵌鋰離子的負(fù)極材料。此外,在電池成本中,負(fù)極材料約占了5%-15%,是鋰離子電池的重要原材料之一。
(3)隔膜
隔膜是鋰電池結(jié)構(gòu)中最關(guān)鍵的內(nèi)層元件之一。其作用主要有兩個(gè):一是作為絕緣層,絕緣層的存在能有效地防止因正負(fù)電極相接觸而導(dǎo)致的鋰電池內(nèi)部的短路;二是作為半透層,半透層可以阻止體積較大的分子通過(guò),允許小體積的帶電離子通過(guò),這樣可以提高正負(fù)電極附近的濃度差,有利於離子的擴(kuò)散,從而提高鋰電池的存儲(chǔ)效率。
(4)電解液
電解液號(hào)稱鋰離子電池的血液,其在電池中正負(fù)極之間起到傳導(dǎo)電子的作用,是鋰電池獲得高電壓、高比能等優(yōu)點(diǎn)的保證。電解液一般由高純度的有機(jī)溶劑、電解質(zhì)鋰鹽、必要的添加劑等原料在一定條件下、按一定比例配製而成的。常用的電解質(zhì)有高氯酸鋰、六氟磷酸鋰等。