Die Zusammensetzung vonLithiumbatterie

Die Materialzusammensetzung von Lithiumbatterien umfasst im Wesentlichen positive Elektrodenmaterialien, negative Elektrodenmaterialien, Separatoren, Elektrolyte und Gehäuse.

1. Zu den am häufigsten verwendeten positiven Elektrodenmaterialien zählen Lithiumcobaltat, Lithiummanganat, Lithiumeisenphosphat und ternäre Materialien (Polymere aus Nickel, Kobalt und Mangan). Das positive Elektrodenmaterial macht einen großen Anteil aus (das Massenverhältnis von positivem zu negativem Elektrodenmaterial beträgt 3:1 bis 4:1), da seine Eigenschaften die Leistung der Lithium-Ionen-Batterie direkt beeinflussen und seine Kosten somit auch direkt die Gesamtkosten der Batterie bestimmen.
2. Unter den negativen Elektrodenmaterialien zählen Naturgraphit und Kunstgraphit derzeit zu den wichtigsten. Zu den erforschten Anodenmaterialien gehören Nitride, Polyasparaginsäure, Zinnoxide, Zinnlegierungen, Nano-Anodenmaterialien und andere intermetallische Verbindungen. Als eines der vier Hauptmaterialien von Lithiumbatterien spielen negative Elektrodenmaterialien eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung der Batteriekapazität und der Zyklenstabilität und bilden das Herzstück der Lithiumbatterieindustrie.
3. Die marktorientierten Membranmaterialien sind hauptsächlich Polyolefinmembranen, die vorwiegend aus Polyethylen und Polypropylen bestehen. Der Separator ist eine der wichtigsten internen Komponenten des Lithiumbatterie-Separators. Seine Leistungsfähigkeit bestimmt die Grenzflächenstruktur und den Innenwiderstand der Batterie und beeinflusst somit direkt deren Kapazität, Zyklenfestigkeit und Sicherheit. Ein Separator mit exzellenter Leistungsfähigkeit trägt daher wesentlich zur Verbesserung der Gesamtleistung der Batterie bei.
4. Der Elektrolyt besteht im Allgemeinen aus hochreinen organischen Lösungsmitteln, Lithiumsalzen, notwendigen Additiven und anderen Rohstoffen in einem bestimmten Verhältnis und unter festgelegten Bedingungen. Er dient als Ionenleiter zwischen den positiven und negativen Elektroden der Lithiumbatterie und gewährleistet so deren hohe Spannung und spezifische Energie.
5. Batteriegehäuse: unterteilt in Stahlgehäuse, Aluminiumgehäuse, vernickeltes Eisengehäuse (für zylindrische Batterien), Aluminium-Kunststoff-Folie (weiche Verpackung) usw., sowie den Batteriedeckel, der gleichzeitig die Plus- und Minuspole der Batterie darstellt.
6. Das Funktionsprinzip der Batterie
7. Beim Laden einer Lithiumbatterie entstehen Lithiumionen an der positiven Elektrode. Diese wandern durch den Elektrolyten zur negativen Elektrode. Die Kohlenstoffstruktur der negativen Elektrode ist porös, und die Lithiumionen lagern sich in den Mikroporen der Kohlenstoffschicht ein. Je mehr Lithiumionen eingelagert sind, desto höher ist die Ladekapazität. Beim Entladen der Batterie treten die in der Kohlenstoffschicht der negativen Elektrode eingelagerten Lithiumionen aus und kehren zur positiven Elektrode zurück. Je mehr Lithiumionen zur positiven Elektrode zurückkehren, desto höher ist die Entladekapazität. Im Allgemeinen bezeichnet die Entladekapazität die Kapazität bei voller Entladung. Während des Lade- und Entladevorgangs einer Lithiumbatterie bewegen sich die Lithiumionen von der positiven zur negativen Elektrode. Man kann sich eine Lithiumbatterie wie einen Schaukelstuhl vorstellen: Die beiden Enden des Schaukelstuhls entsprechen der positiven und negativen Elektrode, und die Lithiumionen bewegen sich wie Sportler zwischen den beiden Enden hin und her. Daher werden Lithiumbatterien auch als Schaukelstuhlbatterien bezeichnet.