La composición interna de la batería de litio es principalmente electrodo positivo | electrolito | diafragma | electrolito | El electrodo negativo, sobre esta base, la soldadura de oído del electrodo, el empaque y otros pasos finalmente forman una celda completa. Después de la carga inicial y la descarga de la celda de la batería, la capacidad del componente químico y el escape y otros pasos, se puede usar en la fábrica. El primer paso en este proceso es la selección de materiales. Los principales factores que afectan la seguridad del material son su energía orbital intrínseca, estructura cristalina y propiedades del material.
Material de electrodo positivo
El papel principal del material activo positivo en la batería es contribuir a la capacidad específica y la energía específica, y su potencial de electrodo intrínseco tiene un cierto impacto en la seguridad. Por ejemplo, en los últimos años, China ha utilizado ampliamente el material de bajo voltaje LIFEPO4 (fosfato de hierro de litio) como material de electrodo positivo para baterías eléctricas en vehículos de transporte (como HEV de vehículos eléctricos híbridos, EV de vehículos eléctricos) y dispositivos de almacenamiento de energía ( como UPS ininterrumpible de la fuente de alimentación). Sin embargo, las ventajas de seguridad de LiFePO4 en muchos materiales en realidad vienen a expensas de la densidad de energía, lo que significa que la duración de la batería de sus usuarios (como EV, UPS) será limitada. Los materiales ternarios como NMC (Linixmnyco1-x-yo2) tienen un excelente rendimiento de densidad de energía, pero como material de cátodo ideal para baterías eléctricas, el problema de seguridad no se ha resuelto completamente. Para estudiar el comportamiento térmico de los materiales de cátodo, los investigadores han trabajado mucho y han descubierto que el potencial de electrodo intrínseco y la estructura cristalina son los principales factores que afectan su seguridad, como si el potencial de electrodo μ c y el homo orbital más alto del alo de los ocupados del La ventana electroquímica del electrolito se combina perfectamente, y si múltiples iones de litio pueden pasar suavemente a través de la red al mismo tiempo. El rendimiento de seguridad de los materiales activos positivos se puede mejorar mediante la elección del tipo de material y el dopaje de elementos.
Material de electrodo negativo
La influencia del material activo negativo en el rendimiento de seguridad se debe principalmente a la relación entre su energía orbital intrínseca y la configuración del electrolito LUMO y HOMO. En el proceso de carga rápida, la velocidad del ion de litio a través de la película SEI (interfaz de electrolito sólido) puede ser más lenta que la velocidad de deposición de litio en el electrodo negativo, y los cristales de la rama de litio crecerán continuamente con el ciclo de carga y descarga, lo que puede conducir a un cortocircuito interno y encender el fugitivo térmico electrolítico combustible, lo que limita la seguridad del electrodo negativo en el proceso de carga rápida. Solo cuando la diferencia entre la fuerza electromotriz negativa de la aleación de litio con material de carbono como una capa de tampón y la fuerza electromotriz de litio es inferior a -0.7EV, es decir, μ a < μ li0.7ev, puede estar garantizada que la deposición de El litio no causará un cortocircuito. Por razones de seguridad, la batería de alimentación debe usar un material de electrodo negativo con una fuerza electromotriz de menos de 1.0EV (en relación con Li+/Li0) para lograr una carga rápida segura o para controlar el voltaje de carga muy por debajo del potencial de deposición del litio. Li4ti5O12 tiene ventajas de seguridad en la carga rápida y la descarga rápida debido a su fuerza electromotriz de 1.5EV (en relación con Li+/Li0), que es más baja que el LUMO del electrolito. También hay un material negativo, Ti0.9NB0.1NB2O7, que se puede cargar y descargar rápidamente durante más de 30 semanas a un voltaje de 1.3 ≤ V ≤ 1.6V (en relación con Li+/Li0) y tiene una capacidad específica de 300MAHG1, que es más alto que LTO. Durante el proceso de descarga, dado que no hay competencia entre la velocidad de los iones de litio a través de la película SEI y la deposición del electrodo negativo, el proceso de descarga rápida es seguro.
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