De interne samenstelling van de lithiumbatterij is voornamelijk positieve elektrode | Elektrolyt | diafragma | Elektrolyt | Negatieve elektrode vormen op basis hiervan de elektrode -oorlassen, verpakkingen en andere stappen uiteindelijk een complete cel. Na de initiële lading en ontlading van de batterijcel, de chemische componentcapaciteit en uitlaat en andere stappen, kan deze in de fabriek worden gebruikt. De eerste stap in dit proces is de selectie van materialen. De belangrijkste factoren die de veiligheid van het materiaal beïnvloeden, zijn de intrinsieke orbitale energie, kristalstructuur en materiaaleigenschappen.
Positief elektrodenmateriaal
De belangrijkste rol van het positieve actieve materiaal in de batterij is om bij te dragen aan de specifieke capaciteit en specifieke energie, en het intrinsieke elektrodepotentieel heeft een zekere impact op de veiligheid. In de afgelopen jaren heeft China bijvoorbeeld het laagspanningsmateriaal LifePo4 (lithiumijzerfosfaat) op grote schaal gebruikt als een positief elektrodemateriaal voor stroombatterijen in transportvoertuigen (zoals hybride elektrisch voertuig HEV, elektrische voertuig EV) en energieopslagapparaten ( zoals niet -onderbroken stroomvoorziening). De veiligheidsvoordelen van LifePo4 in veel materialen zijn echter ten koste van de energiedichtheid, wat betekent dat de levensduur van de batterij van zijn gebruikers (zoals EV, UPS) beperkt zal zijn. Ternaire materialen zoals NMC (Linixmnyco1-X-Yo2) hebben uitstekende prestaties van de energiedichtheid, maar als een ideaal kathodemateriaal voor stroombatterijen is het veiligheidsprobleem niet volledig opgelost. Om het thermische gedrag van kathodematerialen te bestuderen, hebben onderzoekers veel werk verricht en ontdekten dat het intrinsieke elektrodepotentieel en de kristalstructuur de belangrijkste factoren zijn die de veiligheid ervan beïnvloeden, zoals of het elektrodepotentieel μC en de hoogst bezette orbitale homo van de Elektrochemisch venster van de elektrolyt is perfect gekoppeld en of meerdere lithiumionen tegelijkertijd soepel door het rooster kunnen gaan. De veiligheidsprestaties van positieve actieve materialen kunnen worden verbeterd door de keuze van materiaaltype en element doping.
Negatief elektrodenmateriaal
De invloed van het negatieve actieve materiaal op de veiligheidsprestaties is voornamelijk te wijten aan de relatie tussen zijn intrinsieke orbitale energie en de configuratie van de elektrolyt Lumo en Homo. In het proces van snel opladen kan de snelheid van lithiumion door de SEI (vaste elektrolytinterface) film langzamer zijn dan de afzettingssnelheid van lithium in de negatieve elektrode, en de lithiumtakkristallen zullen continu groeien met de lading en ontladingscyclus, die kan leiden tot interne kortsluiting en de brandwiel van de brandbare elektrolyt ontstoken, waardoor de veiligheid van de negatieve elektrode in het snellaadproces wordt beperkt. Alleen wanneer het verschil tussen de negatieve elektromotorische kracht van de lithiumlegering met koolstofmateriaal als bufferlaag en de elektromotorische kracht van lithium minder is dan -0,7ev, dwz μ a < μ li0.7ev, kan het worden gegarandeerd dat de afzetting van de afzetting van Lithium zal geen kortsluiting veroorzaken. Om veiligheidsredenen moet de stroombatterij een negatief elektrodenmateriaal gebruiken met een elektromotorische kracht van minder dan 1.0ev (ten opzichte van Li+/Li0) om veilig snel opladen te bereiken of om de laadspanning ver onder het afzettingspotentieel van lithium te regelen. Li4TI5O12 heeft veiligheidsvoordelen bij snel opladen en snel ontladen vanwege de elektromotorische kracht van 1,5EV (ten opzichte van Li+/Li0), die lager is dan de lumo van de elektrolyt. Er is ook een negatief materiaal, Ti0.9NB0.1NB2O7, dat snel kan worden geladen en meer dan 30 weken kunnen worden ontslagen bij een spanning van 1,3 ≤ v ≤ 1,6V (ten opzichte van Li+/li0) en een specifieke capaciteit van 300mahg1 heeft, die hoger is dan LTO. Tijdens het ontladingsproces, omdat er geen concurrentie is tussen de snelheid van lithiumionen via de SEI -film en de afzetting op de negatieve elektrode, is het snelle ontladingsproces veilig.