Apakah pilihan bahan anoda dan katoda untuk baterai lithium-ion mempengaruhi keamanan

Komposisi internal baterai lithium terutama elektroda positif | elektrolit | diafragma | elektrolit | Elektroda negatif, atas dasar ini, pengelasan telinga elektroda, pengemasan dan langkah -langkah lain akhirnya membentuk sel lengkap. Setelah muatan awal dan pelepasan sel baterai, kapasitas komponen kimia dan knalpot dan langkah -langkah lainnya, dapat digunakan di pabrik. Langkah pertama dalam proses ini adalah pemilihan bahan. Faktor utama yang mempengaruhi keamanan material adalah energi orbital intrinsik, struktur kristal dan sifat material.

Bahan elektroda positif

Peran utama bahan aktif positif dalam baterai adalah berkontribusi pada kapasitas spesifik dan energi spesifik, dan potensi elektroda intrinsiknya memiliki dampak tertentu pada keamanan. Misalnya, dalam beberapa tahun terakhir, Cina telah banyak menggunakan bahan bertegangan rendah LIFEPO4 (lithium zat besi fosfat) sebagai bahan elektroda positif untuk baterai daya dalam kendaraan transportasi (seperti kendaraan listrik hibrida HEV, kendaraan listrik EV) dan perangkat penyimpanan energi ( seperti catu daya tidak terputus UPS). Namun, keunggulan keselamatan LIFEPO4 dalam banyak bahan sebenarnya mengorbankan kepadatan energi, yang berarti bahwa masa pakai baterai penggunanya (seperti EV, UPS) akan terbatas. Bahan terner seperti NMC (LinixMNYCO1-X-YO2) memiliki kinerja kepadatan energi yang sangat baik, tetapi sebagai bahan katoda yang ideal untuk baterai daya, masalah keselamatan belum sepenuhnya diselesaikan. Untuk mempelajari perilaku termal bahan katoda, para peneliti telah melakukan banyak pekerjaan dan menemukan bahwa potensial elektroda intrinsik dan struktur kristal adalah faktor utama yang mempengaruhi keamanannya, seperti apakah potensial elektroda μ C dan homo orbital tertinggi yang ditempati dari tersebut Jendela elektrokimia elektrolit sangat cocok, dan apakah beberapa ion lithium dapat melewati dengan lancar melalui kisi pada saat yang sama. Kinerja keamanan bahan aktif positif dapat ditingkatkan dengan pilihan jenis material dan doping elemen.

Bahan elektroda negatif

Pengaruh bahan aktif negatif pada kinerja keamanan terutama disebabkan oleh hubungan antara energi orbital intrinsik dan konfigurasi elektrolit lumo dan homo. Dalam proses pengisian cepat, kecepatan ion lithium melalui film SEI (Solid Electrolyte Interface) mungkin lebih lambat daripada laju pengendapan lithium dalam elektroda negatif, dan kristal cabang lithium akan tumbuh terus menerus dengan siklus muatan dan pelepasan, yang dapat menyebabkan sirkuit pendek internal dan menyalakan pelarian termal elektrolit yang mudah terbakar, membatasi keamanan elektroda negatif dalam proses pengisian cepat. Hanya ketika perbedaan antara gaya elektromotif negatif paduan lithium dengan bahan karbon sebagai lapisan buffer dan gaya elektromotif lithium kurang dari -0,7EV, yaitu μ < μ LI0.7EV, dapat dijamin bahwa deposisi dari Lithium tidak akan menyebabkan hubungan pendek. Untuk alasan keamanan, baterai daya harus menggunakan bahan elektroda negatif dengan gaya elektromotif kurang dari 1,0EV (relatif terhadap Li+/Li0) untuk mencapai pengisian cepat yang aman atau untuk mengontrol tegangan pengisian daya di bawah potensi deposisi lithium. LI4TI5O12 memiliki keunggulan keamanan dalam pengisian cepat dan pelepasan cepat karena gaya elektromotifnya 1,5EV (relatif terhadap Li+/Li0), yang lebih rendah dari lumo elektrolit. Ada juga bahan negatif, ti0.9nb0.1nb2o7, yang dapat diisi dengan cepat dan dikeluarkan selama lebih dari 30 minggu pada tegangan 1,3 ≤ V ≤ 1.6V (relatif terhadap Li+/Li0) dan memiliki kapasitas spesifik 300mahg1, yang lebih tinggi dari LTO. Selama proses pelepasan, karena tidak ada persaingan antara kecepatan ion lithium melalui film SEI dan pengendapan pada elektroda negatif, proses pelepasan cepat aman.