电车电池通常指的是锂离子电池,其原料涉及正极材料、负极材料、电解液和隔膜等,以下是具体的材质介绍:
正极材料
- 锂钴氧化物:如LiCoO?,具有较高的能量密度和良好的充放电性能,是早期锂离子电池常用的正极材料,但钴资源稀缺且价格较高,同时存在安全性问题。
- 锂锰氧化物:包括尖晶石型LiMn?O?和层状LiMnO?等,锰资源丰富、价格低廉,且具有较好的安全性,但能量密度相对较低,循环性能有待提高。
- 镍钴锰酸锂:通常表示为Li(Ni?Co?Mn?????)O?,又称三元材料,综合了锂钴氧化物、锂镍氧化物和锂锰氧化物的优点,具有较高的能量密度、良好的循环性能和安全性,是目前主流的正极材料之一。
- 磷酸铁锂:化学式为LiFePO?,具有高安全性、长循环寿命、良好的充放电性能等优点,且磷、铁资源丰富,价格相对较低,但能量密度相对三元材料较低,常用于对安全性要求较高的电动汽车等领域。
负极材料
- 碳材料:包括石墨、软碳和硬碳等。石墨具有结晶度高、层状结构规整、嵌锂电位低且平台平稳、充放电效率高、循环性能好等优点,是目前应用最广泛的负极材料。
- 硅基材料:硅具有极高的理论比容量,是一种很有潜力的负极材料。但硅在充放电过程中会发生较大的体积变化,导致材料结构破坏,循环性能较差。通常通过纳米化、复合化等手段来改善其性能。
- 钛酸锂:Li?Ti?O??是一种具有尖晶石结构的负极材料,具有高安全性、长循环寿命等优点,但其比容量相对较低,能量密度不高,主要应用于对安全性和循环寿命要求极高的领域。
电解液
- 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)、碳酸甲乙酯(EMC)等,它们为锂离子的传输提供介质,具有良好的溶解性和较低的粘度。
- 锂盐:如六氟磷酸锂(LiPF?)、四氟硼酸锂(LiBF?)等,在有机溶剂中解离出锂离子,为电池的充放电过程提供离子源。其中,LiPF?具有较高的离子电导率和较好的电化学性能,是目前应用最广泛的锂盐。
- 添加剂:包括成膜添加剂、过充保护添加剂、阻燃添加剂等,用于改善电解液的性能,提高电池的安全性、循环寿命和充放电性能等。
隔膜
- 聚烯烃隔膜:主要包括聚乙烯(PE)隔膜和聚丙烯(PP)隔膜,具有良好的化学稳定性、机械性能和绝缘性能,能够阻止正负极之间的直接接触,防止短路,同时允许锂离子通过。
- 复合隔膜:为了满足电池更高的性能要求,将聚烯烃隔膜与陶瓷、聚合物等材料复合,形成复合隔膜。这种隔膜具有更高的热稳定性、更好的抗穿刺性能和保液性能,能够提高电池的安全性和循环性能。