La composizione interna della batteria al litio è principalmente elettrodo positivo | elettrolita | diaframma | elettrolita | Elettrodo negativo, su questa base, la saldatura auricolare dell'elettrodo, l'imballaggio e altri passaggi formano finalmente una cella completa. Dopo la carica iniziale e lo scarico della cella della batteria, la capacità del componente chimico e lo scarico e altri passaggi, possono essere utilizzati in fabbrica. Il primo passo in questo processo è la selezione di materiali. I principali fattori che influenzano la sicurezza del materiale sono la sua energia orbitale intrinseca, la struttura cristallina e le proprietà del materiale.
Materiale dell'elettrodo positivo
Il ruolo principale del materiale attivo positivo nella batteria è contribuire alla capacità specifica e all'energia specifica e il suo potenziale di elettrodo intrinseco ha un certo impatto sulla sicurezza. Ad esempio, negli ultimi anni, la Cina ha ampiamente utilizzato il materiale a bassa tensione LifePO4 (fosfato di ferro al litio) come materiale di elettrodo positivo per le batterie di alimentazione nei veicoli di trasporto (come il veicolo elettrico ibrido HEV, i veicoli elettrici EV) e i dispositivi di accumulo di energia (dispositivi di accumulo di energia (dispositivi di accumulo di energia (dispositivi di accumulo di energia (dispositivi di accumulo di energia (dispositivi di accumulo di energia (dispositivi di conservazione dell'energia (dispositivi di conservazione dell'energia ( come UPS di alimentazione poco interruzione). Tuttavia, i vantaggi di sicurezza di LifePO4 in molti materiali sono effettivamente a scapito della densità di energia, il che significa che la durata della batteria dei suoi utenti (come EV, UPS) sarà limitata. I materiali ternari come NMC (LinixMNYCO1-X-YO2) hanno un'eccellente prestazione di densità di energia, ma come materiale catodico ideale per le batterie di potenza, il problema della sicurezza non è stato completamente risolto. Per studiare il comportamento termico dei materiali del catodo, i ricercatori hanno svolto molto lavoro e hanno scoperto che il potenziale intrinseco dell'elettrodo e la struttura cristallina sono i principali fattori che influenzano la sua sicurezza, come se il potenziale dell'elettrodo μ C e il più alto omosito orbitale occupato del La finestra elettrochimica dell'elettrolita è perfettamente abbinata e se più ioni di litio possono passare senza intoppi attraverso il reticolo allo stesso tempo. Le prestazioni di sicurezza dei materiali attivi positivi possono essere migliorate dalla scelta del tipo di materiale e del doping degli elementi.
Materiale elettrodo negativo
L'influenza del materiale attivo negativo sulle prestazioni di sicurezza è dovuta principalmente alla relazione tra la sua energia orbitale intrinseca e la configurazione dell'elettrolita Lumo e Homo. Nel processo di ricarica rapida, la velocità dello ione al litio attraverso il film SEI (interfaccia elettrolitica solida) può essere più lenta della velocità di deposizione di litio nell'elettrodo negativo e i cristalli di ramo di litio crescono continuamente con il ciclo di carica e scarica, che può portare a cortocircuiti interni e accendere la fuga termica elettrolitica combustibile, limitando la sicurezza dell'elettrodo negativo nel processo di ricarica rapida. Solo quando la differenza tra la forza elettromotiva negativa della lega di litio con materiale di carbonio come strato tampone e la forza elettromotrice del litio è inferiore a -0,7ev, cioè μ a < μ li0.7ev, può essere garantito che la deposizione di deposizione Il litio non causerà un corto circuito. Per motivi di sicurezza, la batteria di alimentazione dovrebbe utilizzare un materiale elettrodo negativo con una forza elettromotrice inferiore a 1,0EV (rispetto a Li+/LI0) per ottenere una ricarica rapida sicura o per controllare la tensione di carica ben al di sotto del potenziale di deposizione del litio. Li4ti5O12 ha vantaggi di sicurezza nella ricarica rapida e nella scarica rapida a causa della sua forza elettromotrice di 1,5EV (rispetto a Li+/Li0), che è inferiore al lumo dell'elettrolita. Esiste anche un materiale negativo, ti0.9nb0.1nb2o7, che può essere rapidamente caricato e scaricato per più di 30 settimane a una tensione di 1,3 ≤ V ≤ 1,6 V (rispetto a Li+/Li0) e ha una capacità specifica di 300 mAHG1, che è più alto di LTO. Durante il processo di scarico, poiché non vi è alcuna concorrenza tra la velocità degli ioni di litio attraverso il film SEI e la deposizione sull'elettrodo negativo, il processo di scarico rapido è sicuro.