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锂电池的制作需要哪些材料?

发布时间:2023-12-07 11:35:05         点击:674

       制造锂电池需要的材料包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜、有机碳酸酯等功能材料。

       正极材料:是锂电池中最为关键的原材料,目前以钴酸锂为主,还有三元材料、锰酸锂、磷酸铁锂等。

一、正极材料是锂电池最为关键的材料

       锂电池主要由正极材料、负极材料、隔膜、电解质和电池外壳几个部分组成。正极材料是锂电池电化学性能的决定性因素,直接决定电池的能量密度及安全性,进而影响电池的综合性能。正极材料在锂电池材料成本中占比最大的,所占比例达45%,其成本也直接决定了电池整体成本的高低,因此正极材料在锂电池中具有举足轻重的作用,并直接引领了锂电池产业的发展。在电动车成本构成中,动力系统占比最大,接近50%,动力系统主要由电池、电机和电控构成,其中电池最为核心,成本占比76%,电机占比13%,电控占比11%;在电池系统成本构成中,正极在电池中成本占比约为45%,负极在电池中成本占比约为10%,隔膜在电池中成本占比约为10%,电解液在电池中成本占比约为10%,其他成分占比约为25%

1、正极材料的构成

       锂电池正极材料主要包括活性材料,导电剂、溶剂、粘合剂、集流体、添加剂,辅材等。

       正极材料的主要原材料包括硫酸镍、硫酸锰、硫酸钴、金属镍、电池级碳酸锂、电池级氢氧化锂,主要辅料包括烧碱、氨水、硫酸等,该等原辅材料主要为大宗化学制品,市场供应较为充足。值得关注的是,以上化学制品中硫酸盐(硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰)和锂盐(碳酸锂和氢氧化锂)的价格在过去浮动较大。 上游供应商包括格林美(002340.SZ)、必和必拓(BHP,澳大利亚)、丸红(Marubeni,日本)、天齐锂业等,其中格林美主要销售硫酸钴、硫酸镍等硫酸盐,必和必拓主要销售金属镍粉,天齐锂业主要销售锂盐如碳酸锂和氢氧化锂。生产过程中耗用的主要能源为电力,由当地供电部门直接供应。

负极材料:主要有石墨、硬碳和软碳等碳材料,钛酸锂,硅基和锡基材料等。

电解液:是锂电池中最为关键的原材料之一,目前以六氟磷酸锂为主,还有四氟硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂等。

隔膜:是一种用于隔离电池正负极的薄膜,可以有效防止电池短路和热失控等问题。

锂电池的制作

锂电池的制作

       有机碳酸酯等功能材料:主要用于改善电池性能和安全性,如增加电池容量、提高电池能量密度、增强电池耐高温性能等。

       此外,制造锂电池还需要一些辅助材料,如铝箔、铜箔、CMC(羧甲基纤维素钠)、PVDF(聚偏二氟乙烯)等。

       总的来说,制造锂电池所需的材料种类较多,这些材料的质量和性能直接影响到锂电池的性能和安全性。

       锂电池按照正极材料体系来划分,一般可分为钴酸锂(LCO)、锰酸锂(LMO)、磷酸铁锂(LFP)、三元材料镍钴锰酸锂(NCM)和镍钴铝酸锂(NCA)等。其中,磷酸铁锂主要应用于新能源车及储能电池市场,三元材料则在新能源乘用车、电动自行车和电动工具电池市场具有广泛应用。不同的正极材料具有不同的优缺点,钴酸锂正极材料具有较好的电化学性能和加工性能,以及比容量相对较高,但钴酸锂材料成本高(金属钴价格昂贵)、循环寿命低、安全性能差。锰酸锂相比钴酸锂,具有资源丰富、成本低、无污染、安全性能好、倍率性能好等优点;但其较低的比容量、较差的循环性能,特别是高温循环性能使其应用受到了较大的限制。磷酸铁锂价格低廉、环境友好、较高的安全性能、较好的结构稳定性与循环性能,但其能量密度较低、低温性能较差。镍钴锰三元材料综合了钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂三类材料的优点,存在明显的三元协同效应。相较于磷酸铁锂、锰酸锂等正极材料,三元材料的能量密度更高、续航里程更长。

检测锂电池的荧光光谱仪

检测锂电池的荧光光谱仪

 

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