锂离子电池正极材料如何选材?

锂离子电池是新能源汽车中应用最为广泛的一种,主要由正极材料、负极材料隔膜和电解液等构成。

锂离子充放电过程】

锂离子电池实质上属于一种锂离子浓度差电池,经过锂离子在正负极之间的往返嵌入或脱嵌形成充电和放电的过程。

(锂离子充电过程)

锂离子正极脱嵌后经过电解质与隔膜嵌入负极,负极处于富锂态,正极处于贫锂态,同时电子的补偿从外电路供给到碳负极,保持负极的电平衡。

(锂离子放电过程)

放电过程与充电过程相反,锂离子从负极脱嵌,经过电解质和隔膜回到正极,正极处于富锂态,而此时电子从负极流出,通过铜箔灰机成电流供外电路使用。

【不可逆的消耗以及安全性】

在理想的充放电情况下,并不会破坏正负极材料的晶体结构,也不会有材料的损失,即锂离子电池反应是理想的可逆的电化学反应。

但是,实际上锂离子电池几乎每时每刻都存在着对电池材料的不可逆消耗,电解液分解,活性物质的溶解,金属锂沉淀等这些消耗都是经过数次的积累,会减少电池的容量,影响电池的充放电性能,甚至影响锂离子电池的使用安全。

譬如,锂离子电池在热冲击、过充或者过放以及短路等极端情况下,内部的活性物质以及电解液等,将发生激烈的电化学反应,产生大量的热量和气体,极有可能造成热失控的严重后果。

因此,在锂电池选材方面需要谨慎考量。此外,在电池的使用过程中,还需要对其进行进一步的监控管理,也就是动力电池管理系统。