Den interna sammansättningen av litiumbatteri är huvudsakligen positiv elektrod | Elektrolyt | Membran | Elektrolyt | Negativ elektrod, på denna grund, elektrodörvetssvet, förpackning och andra steg bildar slutligen en komplett cell. Efter den initiala laddningen och utsläppet av battericellen, den kemiska komponentkapaciteten och avgaserna och andra steg, kan den användas i fabriken. Det första steget i denna process är valet av material. De viktigaste faktorerna som påverkar materialets säkerhet är dess inneboende orbital energi, kristallstruktur och materialegenskaper.
Positivt elektrodmaterial
Huvudrollen för det positiva aktiva materialet i batteriet är att bidra till den specifika kapaciteten och den specifika energin, och dess inneboende elektrodpotential har en viss inverkan på säkerheten. Under de senaste åren har till exempel Kina i stor utsträckning använt lågspänningsmaterialet LifePO4 (litiumjärnfosfat) som ett positivt elektrodmaterial för kraftbatterier i transportfordon (såsom hybridelektriska HEV, ELEKTRISKA EV) och energilagringsenheter ( till exempel oavbruten strömförsörjning). Säkerhetsfördelarna med LifePO4 i många material kommer emellertid faktiskt på bekostnad av energitäthet, vilket innebär att batteriets livslängd för sina användare (som EV, UPS) kommer att begränsas. Ternära material som NMC (LinixMNYCO1-X-YO2) har utmärkt energitäthetsprestanda, men som ett idealiskt katodmaterial för kraftbatterier har säkerhetsproblemet inte helt lösts. För att studera det termiska beteendet hos katodmaterial har forskare gjort mycket arbete och funnit att den inre elektrodpotentialen och kristallstrukturen är de viktigaste faktorerna som påverkar dess säkerhet, till exempel om elektrodpotentialen μ C och den högsta ockuperade orbital homo för Elektrokemiskt fönster i elektrolyten matchas perfekt, och om flera litiumjoner kan passera smidigt genom gitteret samtidigt. Säkerhetsprestanda för positiva aktiva material kan förbättras genom valet av materialtyp och elementdoping.
Negativt elektrodmaterial
Påverkan av det negativa aktiva materialet på säkerhetsprestanda beror främst på förhållandet mellan dess inneboende orbital energi och konfigurationen av elektrolyten Lumo och HOMO. I processen med snabb laddning kan hastigheten för litiumjon genom SEI (fast elektrolytgränssnitt) film vara långsammare än deponeringshastigheten för litium i den negativa elektroden, och litiumgrenkristallerna kommer att växa kontinuerligt med laddnings- och urladdningscykeln, vilket kan leda till den inre kortslutningen och antända den brännbara elektrolytens termiska språng, vilket begränsar säkerheten för den negativa elektroden i den snabba laddningsprocessen. Endast när skillnaden mellan den negativa elektromotivkraften i litiumlegeringen med kolmaterial som ett buffertskikt och litiumens elektromotiv är mindre än -0,7ev, dvs. μ a < μ li0.7ev, kan det garanteras att avsättningen av Litium orsakar inte en kortslutning. Av säkerhetsskäl bör kraftbatteriet använda ett negativt elektrodmaterial med en elektromotivkraft på mindre än 1,0EV (relativt Li+/Li0) för att uppnå säker snabb laddning eller för att styra laddningsspänningen långt under deponeringspotentialen för litium. Li4TI5O12 har säkerhetsfördelar med snabb laddning och snabb urladdning på grund av dess elektromotoriska kraft på 1,5EV (relativt Li+/Li0), som är lägre än lumo för elektrolyten. Det finns också ett negativt material, Ti0.9nb0.1nb2o7, som snabbt kan laddas och släppas i mer än 30 veckor vid en spänning på 1,3 ≤ v ≤ 1,6V (relativt Li+/Li0) och har en specifik kapacitet på 300 mAhg1, vilket är högre än LTO. Under urladdningsprocessen, eftersom det inte finns någon konkurrens mellan hastigheten på litiumjoner genom SEI -filmen och avsättningen på den negativa elektroden, är den snabba urladdningsprocessen säker.