原位自支撑硫化锰用作锂离子电池负极文献综述
2020-05-01 08:05
1锂离子电池 由于不可再生资源的日益枯竭,以及在环保意识越来越引起人们关注的时代背景下,电池技术取得了突飞猛进的进步,二次环保绿色电池成为电池技术发展的首选。
而锂离子电池以其高比能量、高比容量、长循环稳定性、绿色环保等优点成为电池行业发展的首选的二次电池系列[4-6] 。
目前以中间相炭微球,炭纳米管,石墨,针状焦等炭材料为锂离子电池负极材料的研究比较多。
锂离子电池是通过锂离子在正负极之间的嵌入和脱出来提供电能的,其主要由四个部分组成:正极、负极、隔膜、电解液。
正极材料主要是含锂的过渡金属氧化物,包括层状结构 LiCoO2 、LiMnO2 、LiNiO2 、LiNixCoyMn1-x-yO2和尖晶石结构的 LiMn2O4以及橄榄石结构 LiFePO4等。
在滥用条件下电池内部积聚大量的热,导致正极材料分解,产生可燃物质诱发一系列不可控放热化学反应,生成可燃物质的种类取决于材料的成分组成。
负极材料主要分为碳基负极材料和非碳基负极材料[7]。
碳基负极材料主要有天然石墨、硅基、锡基材料、碳纳米材料[8]等,非碳基负极材料主要为钛酸锂 Li4Ti5O12[7]、氮化物、纳米氧化物等。
在碳基材料中碳纳米材料由于可以提高电池的容量、循环性能和结构完整性而具有广阔的应用前景,钛酸锂材料循环性能优异、晶体结构稳定,在充放电初期不会形成固体电解质界面膜(SEI),固体电解质界面膜一般在电池热失控过程中最先分解放热,因此,其在避免过放过程中锂枝晶产生的同时减少了产热量,安全性更高。
隔膜材料由聚烯烃高聚物制成,其可以理解为一层保护膜,当温度高于材料熔点时隔膜将会发生闭孔阻止锂离子定向移动,防止热失控发生,由于耐热性能有限[9],当温度进一步升高时隔膜会破裂失去保护作用,使得正负极接触导致热失控发生。
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