Si le choix des matériaux d'anode et de cathode pour les batteries au lithium-ion affecte la sécurité

La composition interne de la batterie de lithium est principalement une électrode positive | Electrolyte | diaphragme | Electrolyte | L'électrode négative, sur cette base, le soudage de l'oreille d'électrode, l'emballage et d'autres étapes forment enfin une cellule complète. Après la charge initiale et la décharge de la cellule de la batterie, la capacité et l'échappement des composants chimiques et d'autres étapes, il peut être utilisé dans l'usine. La première étape de ce processus est la sélection de matériaux. Les principaux facteurs affectant la sécurité du matériau sont son énergie orbitale intrinsèque, sa structure cristalline et ses propriétés du matériau.

Matériau d'électrode positive

Le rôle principal du matériau actif positif dans la batterie est de contribuer à la capacité spécifique et à l'énergie spécifique, et son potentiel d'électrode intrinsèque a un certain impact sur la sécurité. Par exemple, ces dernières années, la Chine a largement utilisé le matériau à basse tension LifEPO4 (phosphate de fer au lithium) comme matériau d'électrode positif pour les batteries d'alimentation dans les véhicules de transport (tels que le HEV de véhicules électriques hybrides, le véhicule électrique EV) et les dispositifs de stockage d'énergie ( tels que les ups d'alimentation sans interruption). Cependant, les avantages de sécurité de LifePO4 dans de nombreux matériaux se déroulent réellement au détriment de la densité d'énergie, ce qui signifie que la durée de vie de la batterie de ses utilisateurs (comme EV, UPS) sera limitée. Les matériaux ternaires tels que NMC (LinIXMNO1-X-YO2) ont d'excellentes performances de densité d'énergie, mais comme matériau de cathode idéal pour les batteries de puissance, le problème de sécurité n'a pas été entièrement résolu. Pour étudier le comportement thermique des matériaux de la cathode, les chercheurs ont fait beaucoup de travail et ont constaté que le potentiel d'électrode intrinsèque et la structure cristalline sont les principaux facteurs affectant sa sécurité, par exemple si le potentiel d'électrode μ C et l'homo orbital le plus occupé La fenêtre électrochimique de l'électrolyte est parfaitement adaptée et si plusieurs ions lithium peuvent passer en douceur dans le réseau en même temps. Les performances de sécurité des matériaux actifs positifs peuvent être améliorés par le choix du type de matériau et du dopage des éléments.

Matériau d'électrode négative

L'influence du matériau actif négatif sur les performances de sécurité est principalement due à la relation entre son énergie orbitale intrinsèque et la configuration de l'électrolyte LUMO et HOMO. Dans le processus de charge rapide, la vitesse de l'ion lithium à travers le film SEI (interface d'électrolyte solide) peut être plus lente que le taux de dépôt de lithium dans l'électrode négative, et les cristaux de branche de lithium se développent en continu avec le cycle de charge et de décharge, ce qui peut entraîner un court-circuit interne et enflammer l'électrolyte combustible en courant thermique, limitant la sécurité de l'électrode négative dans le processus de charge rapide. Ce n'est que lorsque la différence entre la force électromotive négative de l'alliage de lithium avec du matériau carbone comme couche de tampon et la force électromotive du lithium est inférieure à -0,7EV, c'est-à-dire μ a < μ li0.7ev, peut être garanti que le dépôt de dépôt de Le lithium ne provoquera pas de court-circuit. Pour des raisons de sécurité, la batterie d'alimentation doit utiliser un matériau d'électrode négatif avec une force électromotrice inférieure à 1,0 EV (par rapport à Li + / Li0) pour obtenir une charge rapide sûre ou pour contrôler la tension de charge bien en dessous du potentiel de dépôt du lithium. LI4TI5O12 a des avantages de sécurité en charge rapide et en décharge rapide en raison de sa force électromotive de 1,5 EV (par rapport à Li + / Li0), qui est inférieure à la LUMO de l'électrolyte. Il existe également un matériau négatif, TI0.9NB0.1NB2O7, qui peut être rapidement chargé et libéré pendant plus de 30 semaines à une tension de 1,3 ≤ V ≤ 1,6 V (par rapport à Li + / Li0) et a une capacité spécifique de 300 mAhg1, qui est supérieur à LTO. Pendant le processus de décharge, comme il n'y a pas de concurrence entre la vitesse des ions de lithium à travers le film SEI et le dépôt sur l'électrode négative, le processus de décharge rapide est sûr.