Литиевые батареи в основном состоят из анодов, катодовs, диафрагм, электролитов, связующих веществ, проводящих веществ, вкладок и упаковочных материалов.

Aматериалы узла

Материалы на основе кремния: в основном нанокремний(Si) и оксид кремния(SiOx). Двумя маршрутами, соответствующими отрицательным электродам на основе кремния, являются кремний-углеродные отрицательные электроды и кремний-кислородные отрицательные электроды. Отрицательные электроды на основе кремния имеют очень высокую удельную емкость и удельную плотность энергии. Теоретически удельная емкость кремниевых материалов более чем в 10 раз выше, чем у углеродных материалов, а удельная плотность энергии также примерно в 5 раз выше. Таким образом, отрицательные электроды на основе кремния считаются наиболее перспективными материалами отрицательных электродов для литиевых батарей следующего поколения.

Диафрагма

В структуре литиевых батарей диафрагма является одним из ключевых внутренних компонентов. Производительность диафрагмы определяет структуру интерфейса и внутреннее сопротивление аккумулятора и напрямую влияет на емкость аккумулятора, цикличность и безопасность. Диафрагма с отличными характеристиками играет важную роль в улучшении общей производительности аккумулятора. Основная функция диафрагмы — разделить положительные и отрицательные электроды батареи, чтобы предотвратить контакт двух электродов и короткое замыкание. Кроме того, он также имеет функцию пропускания ионов электролита. Материал диафрагмы не проводит ток, а его физические и химические свойства оказывают большое влияние на работу батареи.

Диоксид кремния (SiO2): Siсиликон представляет собой обычный термостойкий неорганический порошкообразный наполнитель, широко используемый при наполнении и модификации полимеров. Благодаря большой удельной поверхности и легкому образованию большого количества силанолов (Si-OH), он может улучшить гидрофильность, одновременно улучшая смачиваемость диафрагмы электролитом, тем самым улучшая li-iна характеристики передачи и электрохимические характеристики батареи. В то же время частицы SiO2 могут использоваться в качестве неорганических материалов для повышения механической прочности диафрагмы, что может предотвратить продолжающийся рост и прокол литиевых дендритов отрицательного электрода, тем самым предотвращая термическое короткое замыкание батареи.

Глинозем (Al2O3): оксид алюминияоксид в изобилии встречается в природе и обладает превосходной химической инертностью, термической стабильностью и механическими свойствами. Он использовался в качестве первого поколения керамических диафрагменных материалов в промышленности для улучшения комплексных характеристик полиолефиновых диафрагм. И это также неорганический порошок, используемый при модификации диафрагм литиевых батарей.

Диоксид титана (TiO2): он обладает преимуществами нетоксичности, стабильной работы и простоты контроля приготовления. Он может улучшить термическую стабильность диафрагмы и смачиваемость электролита, а также может поглощать некоторые примеси электролитов, что помогает уменьшить сопротивление интерфейса между диафрагмой и электродом. Между тем TiO2 обладает хорошей совместимостью с электролитом, что может способствовать транспортировке ионов лития и улучшению ионной проводимости диафрагмы. Это идеальный материал для модификации диафрагмы из органического полимера. Кроме того, введение TiO2 в диафрагму может снизить напряжение между частицами и улучшить стабильность батареи.

Проводящий агент

Проводящий агент представляет собой реагент в литиевых батареях, обеспечивающий хорошие характеристики заряда и разряда электрода. Он собирает микротоки между активными веществами, а также между активными веществами и токосъемниками, а затем собирает микротоки на токосъёмниках, таких как алюминиевая и медная фольга, для формирования больших токов, которые в конечном итоге передаются к электроприборам. Добавление проводящих агентов может таким образом снизить контактное сопротивление электрода, ускорить скорость движения электронов и скорость миграции ионов лития в материале электрода, а также улучшить электронную проводимость, тем самым улучшая эффективность заряда и разряда электрода. .

Углеродные нанотрубкиs (УНТs): Импеданс УНТ составляет лишь половину сопротивления технического углерода. Низкий импеданс обеспечивает хорошую проводимость, улучшает поляризацию и улучшает характеристики цикла. Количество добавленного технического углерода составляет около 3% от веса материала положительного электрода, тогда как количество добавленных УНТ составляет всего 0,8% ~ 1,5%. Небольшое количество добавок может сэкономить место для активных материалов, тем самым улучшая плотность энергии.