电车电池通常指的是锂离子电池,其主要由正极材料、负极材料、电解液和隔膜等组成,以下是这些组成部分所需的主要原料:
正极材料
- 锂钴氧化物:主要原料是碳酸锂(Li?CO?)和氧化钴(CoO)等。碳酸锂提供锂元素,氧化钴提供钴元素,通过高温固相反应等工艺可合成锂钴氧化物(LiCoO?)。
- 锂镍钴锰氧化物:一般以碳酸锂、氢氧化镍(Ni(OH)?)、氢氧化钴、氢氧化锰(Mn(OH)?)等为原料,按一定比例混合后进行高温烧结,形成锂镍钴锰氧化物(LiNi?Co?Mn?????O?),其中x、y为相应元素的比例系数。
- 磷酸铁锂:主要原料有磷酸二氢铵(NH?H?PO?)、氢氧化锂(LiOH)、三氧化二铁(Fe?O?)等。通过高温固相法或水热法等,使各原料发生化学反应,生成磷酸铁锂(LiFePO?)。
负极材料
- 石墨类:天然石墨负极材料的主要原料是天然鳞片石墨,通过粉碎、球化、分级、表面改性等工艺处理,使其达到电池负极材料的性能要求。人造石墨一般以石油焦、针状焦等为原料,经过高温煅烧、石墨化等工艺制成。
- 非石墨类:如硅基材料,常用的原料有硅粉、二氧化硅(SiO?)等。通过化学气相沉积、球磨法等工艺,对原料进行处理和改性,以提高硅基材料在电池中的性能。
电解液
- 锂盐:六氟磷酸锂(LiPF?)是目前最常用的锂盐,一般由五氟化磷(PF?)与无水氢氟酸(HF)反应生成六氟磷酸(HPF?),再与碳酸锂或氢氧化锂反应制得。
- 有机溶剂:常用的有碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)等。它们通常由环氧乙烷、二氧化碳、甲醇、乙醇等为原料,通过化学反应合成。
- 添加剂:如碳酸亚乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)等,可改善电池的性能。
隔膜
- 聚烯烃类:主要原料为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等聚烯烃树脂。通过熔融挤出、拉伸等工艺,制成具有一定孔径和孔隙率的隔膜。
- 陶瓷涂层隔膜:在聚烯烃隔膜的基础上,涂覆一层陶瓷材料,如氧化铝(Al?O?)、二氧化钛(TiO?)等。陶瓷原料通常以相应的金属醇盐、无机盐等为前驱体,通过溶胶-凝胶法、涂覆干燥等工艺,在隔膜表面形成陶瓷涂层。