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鋰電池的制作需要哪些材料?

發(fā)布時間:2023-12-07 11:35:05         點(diǎn)擊:1440

       制造鋰電池需要的材料包括正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜、有機(jī)碳酸酯等功能材料。

       正極材料:是鋰電池中最為關(guān)鍵的原材料,目前以鈷酸鋰為主,還有三元材料、錳酸鋰、磷酸鐵鋰等。

一、正極材料是鋰電池最為關(guān)鍵的材料

       鋰電池主要由正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解質(zhì)和電池外殼幾個部分組成。正極材料是鋰電池電化學(xué)性能的決定性因素,直接決定電池的能量密度及安全性,進(jìn)而影響電池的綜合性能。正極材料在鋰電池材料成本中占比最大的,所占比例達(dá)45%,其成本也直接決定了電池整體成本的高低,因此正極材料在鋰電池中具有舉足輕重的作用,并直接引領(lǐng)了鋰電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在電動車成本構(gòu)成中,動力系統(tǒng)占比最大,接近50%,動力系統(tǒng)主要由電池、電機(jī)和電控構(gòu)成,其中電池最為核心,成本占比76%,電機(jī)占比13%,電控占比11%;在電池系統(tǒng)成本構(gòu)成中,正極在電池中成本占比約為45%,負(fù)極在電池中成本占比約為10%,隔膜在電池中成本占比約為10%,電解液在電池中成本占比約為10%,其他成分占比約為25%。

1、正極材料的構(gòu)成

       鋰電池正極材料主要包括活性材料,導(dǎo)電劑、溶劑、粘合劑、集流體、添加劑,輔材等。

       正極材料的主要原材料包括硫酸鎳、硫酸錳、硫酸鈷、金屬鎳、電池級碳酸鋰、電池級氫氧化鋰,主要輔料包括燒堿、氨水、硫酸等,該等原輔材料主要為大宗化學(xué)制品,市場供應(yīng)較為充足。值得關(guān)注的是,以上化學(xué)制品中硫酸鹽(硫酸鎳、硫酸鈷和硫酸錳)和鋰鹽(碳酸鋰和氫氧化鋰)的價格在過去浮動較大。 上游供應(yīng)商包括格林美(002340.SZ)、必和必拓(BHP,澳大利亞)、丸紅(Marubeni,日本)、天齊鋰業(yè)等,其中格林美主要銷售硫酸鈷、硫酸鎳等硫酸鹽,必和必拓主要銷售金屬鎳粉,天齊鋰業(yè)主要銷售鋰鹽如碳酸鋰和氫氧化鋰。生產(chǎn)過程中耗用的主要能源為電力,由當(dāng)?shù)毓╇姴块T直接供應(yīng)。

負(fù)極材料:主要有石墨、硬碳和軟碳等碳材料,鈦酸鋰,硅基和錫基材料等。

電解液:是鋰電池中最為關(guān)鍵的原材料之一,目前以六氟磷酸鋰為主,還有四氟硼酸鋰、雙氟磺酰亞胺鋰等。

隔膜:是一種用于隔離電池正負(fù)極的薄膜,可以有效防止電池短路和熱失控等問題。

鋰電池的制作

鋰電池的制作

       有機(jī)碳酸酯等功能材料:主要用于改善電池性能和安全性,如增加電池容量、提高電池能量密度、增強(qiáng)電池耐高溫性能等。

       此外,制造鋰電池還需要一些輔助材料,如鋁箔、銅箔、CMC(羧甲基纖維素鈉)、PVDF(聚偏二氟乙烯)等。

       總的來說,制造鋰電池所需的材料種類較多,這些材料的質(zhì)量和性能直接影響到鋰電池的性能和安全性。

       鋰電池按照正極材料體系來劃分,一般可分為鈷酸鋰(LCO)、錳酸鋰(LMO)、磷酸鐵鋰(LFP)、三元材料鎳鈷錳酸鋰(NCM)和鎳鈷鋁酸鋰(NCA)等。其中,磷酸鐵鋰主要應(yīng)用于新能源車及儲能電池市場,三元材料則在新能源乘用車、電動自行車和電動工具電池市場具有廣泛應(yīng)用。不同的正極材料具有不同的優(yōu)缺點(diǎn),鈷酸鋰正極材料具有較好的電化學(xué)性能和加工性能,以及比容量相對較高,但鈷酸鋰材料成本高(金屬鈷價格昂貴)、循環(huán)壽命低、安全性能差。錳酸鋰相比鈷酸鋰,具有資源豐富、成本低、無污染、安全性能好、倍率性能好等優(yōu)點(diǎn);但其較低的比容量、較差的循環(huán)性能,特別是高溫循環(huán)性能使其應(yīng)用受到了較大的限制。磷酸鐵鋰價格低廉、環(huán)境友好、較高的安全性能、較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與循環(huán)性能,但其能量密度較低、低溫性能較差。鎳鈷錳三元材料綜合了鈷酸鋰、鎳酸鋰和錳酸鋰三類材料的優(yōu)點(diǎn),存在明顯的三元協(xié)同效應(yīng)。相較于磷酸鐵鋰、錳酸鋰等正極材料,三元材料的能量密度更高、續(xù)航里程更長。

檢測鋰電池的熒光光譜儀

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