Se a escolha dos materiais de ânodo e cátodo para baterias de íons de lítio afeta a segurança

A composição interna da bateria de lítio é principalmente eletrodo positivo | eletrólito | Diafragma | eletrólito | Eletrodo negativo, nessa base, a soldagem da orelha do eletrodo, a embalagem e outras etapas finalmente formam uma célula completa. Após a carga e descarga inicial da célula da bateria, a capacidade do componente químico e o escape e outras etapas, ela pode ser usada na fábrica. O primeiro passo nesse processo é a seleção de materiais. Os principais fatores que afetam a segurança do material são sua energia orbital intrínseca, estrutura cristalina e propriedades do material.

Material de eletrodo positivo

O principal papel do material ativo positivo na bateria é contribuir para a capacidade específica e a energia específica, e seu potencial intrínseco de eletrodos tem um certo impacto na segurança. Por exemplo, nos últimos anos, a China usou amplamente o material de baixa tensão LIFEPO4 (fosfato de ferro de lítio) como material de eletrodo positivo para baterias de energia em veículos de transporte (como HEV de veículo elétrico híbrido, veículo elétrico EV) e dispositivos de armazenamento de energia ( como fonte de alimentação ininterrupta). No entanto, as vantagens de segurança do LIFEPO4 em muitos materiais realmente custam a densidade de energia, o que significa que a duração da bateria de seus usuários (como EV, UPS) será limitada. Materiais ternários como NMC (Linixmnyco1-x-YO2) têm excelente desempenho de densidade de energia, mas como um material cátodo ideal para baterias de energia, o problema de segurança não foi totalmente resolvido. Para estudar o comportamento térmico dos materiais catódicos, os pesquisadores fizeram muito trabalho e descobriram que o potencial intrínseco do eletrodo e a estrutura cristalina são os principais fatores que afetam sua segurança, como se o potencial do eletrodo μc e o mais alto homo orbital ocupado do A janela eletroquímica do eletrólito é perfeitamente combinada e se vários íons de lítio podem passar suavemente pela treliça ao mesmo tempo. O desempenho de segurança de materiais ativos positivos pode ser melhorado pela escolha do tipo de material e do doping de elementos.

Material de eletrodo negativo

A influência do material ativo negativo no desempenho da segurança se deve principalmente à relação entre sua energia orbital intrínseca e a configuração do eletrólito lumo e Homo. No processo de carregamento rápido, a velocidade do íon de lítio através do filme SEI (interface eletrolítica sólida) pode ser mais lenta que a taxa de deposição de lítio no eletrodo negativo, e os cristais do ramo de lítio crescerão continuamente com o ciclo de carga e descarga, O que pode levar ao curto -circuito interno e inflamar o fuga térmica de eletrólito combustível, limitando a segurança do eletrodo negativo no processo de carregamento rápido. Somente quando a diferença entre a força eletromotiva negativa da liga de lítio com material de carbono como uma camada tampão e a força eletromotiva do lítio é inferior a -0,7ev, ou seja, μ a < μ li0.7ev, pode ser garantido que a deposição de O lítio não causará um curto -circuito. Por razões de segurança, a bateria de energia deve usar um material de eletrodo negativo com uma força eletromotiva inferior a 1,0EV (em relação a Li+/Li0) para obter carregamento rápido seguro ou controlar a tensão de carregamento bem abaixo do potencial de deposição do lítio. Li4TI5O12 tem vantagens de segurança em carregamento rápido e descarga rápida devido à sua força eletromotiva de 1,5EV (em relação a Li+/Li0), que é menor que o lumo do eletrólito. Há também um material negativo, Ti0.9NB0.1NB2O7, que pode ser rapidamente carregado e descarregado por mais de 30 semanas a uma tensão de 1,3 ≤ V ≤ 1,6V (em relação a Li+/Li0) e possui uma capacidade específica de 300mAhg1, que é maior que o LTO. Durante o processo de descarga, como não há competição entre a velocidade dos íons de lítio através do filme SEI e a deposição no eletrodo negativo, o processo de descarga rápido é seguro.