锂离子电池正极,负极材料和电解液成分详解

锂离子电池的重要构成材料包括电解液、隔膜材料、正负极材料等。锂离子电池是性能卓越的新一代绿色高能储能性电池，已成为高新技术发展的重点之一。随着我国经济的快速发展，对电池新材料需求的不断新增，这都将为锂离子电池材料带来新机遇。

锂离子电池正极材料：

锂离子电池正极材料的性能直接影响着锂离子电池的性能，其成本也直接决定电池成本高低。目前研制成功并得到应用的正极材料重要有钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料镍钴锰酸锂(NCM)和镍钴铝酸锂(NCA)等。磷酸铁锂离子电池是目前广受关注的正极材料之一，理论比容量为170mAh/g,实际比容量可达150mAh/g以上。

锂离子电池对正极材料的基本要求：

第一，材料自身电位高，这样才能与负极材料之间形成较大的电位差，带来能量密度高的电芯设计；同时带电离子嵌入脱出对电极电位影响小，则充放电过程，不会有过大的电压波动，不会给系统内的其他电气带来不利影响。

第二，材料含锂量高且锂离子电池嵌入脱嵌可逆。这是高容量的前提。有些正极材料，理论容量很高，但是有一半的锂离子，第一次嵌入以后就失去了活性。这样的材料，是无法投入商用的。

第三，锂离子扩散系数大，锂离子在材料内部的移动更迅速，嵌入和脱嵌的能力强。是影响电芯内阻的因素，也是影响功率特性的因素。

第四，材料比表面积大，有大量的嵌锂位置。表面积大，锂离子的嵌入通道相对较短，则嵌入和脱嵌更容易。通道浅的同时，嵌锂位置还要充足。

第五，与电解液的相容性和热稳定性好，这点是出于安全性考虑。

第六，材料易得，且加工性能好。成本低，材料容易加工成电极，且电极结构稳定，是锂离子电池正极材料得到推广应用的有利条件。

锂离子电池负极材料：

锂离子电池负极材料重要影响锂离子电池的首次效率、循环性能等。按锂离子电池成本比例，负极材料占比锂离子电池总成本的25%～28%。随着技术的进步，目前的锂离子电池负极材料已经从单一的人造石墨发展到了天然石墨、中间相碳微球、人造石墨为主，软碳/硬碳、无定形碳、钛酸锂、硅碳合金等多种负极材料共存的局面。

锂离子电池负极材料大体分为几种？

第一种是碳纳米级材料负极材料：目前已经实际用于锂离子电池的负极材料基本上都是碳素材料，如人工石墨、天然石墨、中间相碳微球、石油焦、碳纤维、热解树脂碳等。

第二种是合金类负极材料：包括锡基合金、硅基合金、锗基合金、铝基合金、锑基合金、镁基合金和其它合金，目前也没有商业化产品。

第三种是锡基负极材料：锡基负极材料可分为锡的氧化物和锡基复合氧化物两种。氧化物是指各种价态金属锡的氧化物。目前没有商业化产品。

第四种是含锂过渡金属氮化物负极材料，目前也没有商业化产品。

第五种是纳米级材料：纳米碳管、纳米合金材料。

第六种纳米负极材料：纳米氧化物材料。

锂离子电池电解液：

锂离子电池电解液是电池中离子传输的载体。一般由锂盐和有机溶剂组成。电解液在锂离子电池正、负极之间起到传导离子的用途，是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证。电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料，在一定条件下、按一定比例配制而成的。