【48812】从锂电池正负极原理来看未来电池负极新技能

  自1991年锂离子电池面世并完成商业化，距今已30多年。伴跟着新能源轿车的开展，动力电池职业呈现井喷式开展，进步单位体积内的包括的能量、添加循环寿数是电池企业所寻求的技能高度。

  动力电池的技能，实际上的意思便是完成循环充电的进程。这一进程简略来说便是在两种活性物质组成的正负极之间完成锂离子的嵌入和脱嵌的进程。充电时，锂离子从正极脱嵌通过电解液进入负极；放电时，锂离子从负极脱出，从头嵌入正极。

  锂离子电池正极资料一般为含锂化合物，如三元锂、磷酸铁锂；负极资料一般为碳资料，如石墨负极、石墨烯负极、硬碳负极。

  在充电进程中正极生成锂离子开端运动，通过电解液运动到负极。由于负极碳资料呈现是层状结构，有许多细小的孔隙，锂离子抵达负极今后就嵌入到负极碳层的微孔傍边。放电（即用电）进程中，嵌在负极微孔中的锂离子脱出，又运动回正极。而由于这样的一个进程中会有锂离子的损耗，因而，回到正极的锂离子越多，则放电容量越高，也便是咱们常说的电池容量。

  因而，一块动力电池的电池容量由两方面决议。一种原因是正极资猜中自身所含的锂离子数量，也便是咱们常说的单位体积内的包括的能量，单位体积内的包括的能量越高，则电池容量越大；另一方面则是由负极回来到正极的锂离子数量，在回来正极进程中锂离子数量损耗越少，则电池容量也就越大。

  现在，关于正极含锂化合物的研讨，三元锂资料是现在商业化锂电池单位体积内的包括的能量最高的正极资料。因而，职业将目光转向对负极资料的挑选。

  资料显现，作为锂离子电池负极资料需满意以下要求：1、锂离子的嵌入反响中改变小；2、锂离子在负极的固态结构中分散率高；3、高度可逆的嵌入脱出反响；4、电导率杰出；5、热力学安稳，与电解质不反响。

  满意以上条件的传统锂电池负极资料，现在运用多为石墨负极。为削减锂离子在负极的损耗，在此基础上运用铜箔集流体作为负极，正极仍旧是咱们常见的含锂的金属资料（如镍钴锰三元锂、磷酸铁锂）所构成。

  铜箔集流体负极的原理是在初次充电完成后，正极资猜中的金属迁移到负极集流体的外表，负极集流体上构成的金属层才具有了负极的作用。

  充电进程中，锂离子在负极铜集流体外表与电子结合，发生锂的堆积行为构成锂金属；在放电进程中，负极的铜集流体外表的锂金属发生溶解从头变成锂离子和电子，回到正极傍边。

  在这一进程中，由于没了负极活性资料的结构捆绑，这就使得锂离子在脱嵌从头回来正极的时分削减了耗费，大幅度的提升了能量密度。

  不过，正是由于惯例电池负极具有捆绑才能，可以吸附住锂离子；而无负极的铜箔集流体负极在充放电进程中会发生很多的耗费，呈现充放电循环安稳性较差的问题。

  为了处理这一问题，固态电解质是适宜的准则，可以削减锂离子和电解质的副反响，构成安稳的反响进程。别的，改进负极集流体，到达优化充放电进程中锂离子的堆积和溶解，进步循环性的作用。

  跟着开展，动力电池职业的开展道路多元化并行，开展的干流方向仍旧是以进步电池容量、改进循环寿数为主，随同资料系统的立异、电池结构的立异，研制进程也在继续加快。