影响锂电池能量密度的主要因素是什么？
来源：宝鄂实业
2019-12-25 17:41
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锂离子电池的性能由于一种新的锂电池正极材料的出现而突飞猛进
锂离子电池的新阴极材料导致了性能的激增。阴极材料的能量密度是影响锂电池能量密度的主要因素之一。目前，石墨的理论容量只有372毫安时/克。因此，开发一种新型的锂离子电池正极材料具有重要的意义。
锂离子电池的新阴极材料导致了性能的激增
在锂离子电池正极制备中，粘结剂在电极中的比例一般在3% ~ 5%之间。如果电极制备过程不需要粘结剂，可以显著提高电极容量，提高电池的能量密度。此外，粘结剂通常是绝缘体，会阻碍离子在电解质中的转移，从而影响电池的电化学性能。因此，设计无粘结剂的电极材料是必要的。
最近，科学家们设计了一些新的电极材料，不需要粘合剂或流体收集。其中，单壁碳纳米管(SWCNT)薄膜以其高比表面积、高导电性和机械稳定性等优点，在轻量型柔性电极的设计中备受关注。
1t-mose2 /SWCNTs作为锂离子电池的负极，具有良好的锂存储性能。在电流密度为300mA/g的情况下，经过100次循环，容量仍然达到971mAh/g，几乎没有衰减。高电流密度3000mA/g，容量630mAh/g，倍增器性能优越。
新型锂电池负极材料:红磷
一种新型锂离子电池正极材料:红磷石墨烯纳米复合材料。该材料是由红磷和石墨球磨而成。红磷化学性质稳定，价格便宜，容易获得，而且对环境友好。其作为锂离子电池阴极材料的理论容量可达2600mAh/g，是商用石墨电极的7倍。石墨/石墨烯因其高导电性而被引入体系，以提高纳米复合材料的整体导电性。在高速球磨过程中，微米级的红磷颗粒被分解成纳米级。在球磨过程中，石墨被剥离成比表面积大的石墨烯。
在室温下，纳米复合材料的放电能力可以达到1400mAh/g，是商用锂离子电池正极材料石墨的四倍。循环300周后，仍能保持60%以上的排出能力。高温环境(60C)仍然是商用锂离子电池面临的一大挑战。该材料在60C时，放电容量可进一步提高到1650mAh/g。经过200周的循环，流量保留率可达70%以上。
高容量、长寿命、廉价的原材料和适合工业化生产的合成方法，都有助于选择新的红色磷酸盐-石墨烯纳米复合材料作为下一代锂电池的正极材料。
新型高性能锂离子电池正极材料:双金属MOF
金属-有机骨架具有比表面积大、结构单元可调等优点，广泛应用于储能、气体分离、工业催化和药物装载等领域。近年来，ZIF (zeolite imidazole skeleton material)作为MOFs的典型代表，在锂领域具有潜在的应用前景。
以cozn-zif为阴极材料的锂离子电池实现了636.3mah /g的二次放电容量。同时，经过100次循环，电池仍然保持605.8mah /g的容量，库仑效率接近100%。这是ZIF电极的最高记录。
我国在锂离子电池正极材料产业化方面具有一定的优势。国内电池产业链在原料开采、电极材料生产、电池制造、回收利用等方面较为完善。近年来，在国家的大力支持下，锂离子电池行业发展势头良好，正极材料迎来了前所未有的机遇。新能源产业对锂离子电池的能量密度要求越来越高，石墨和钛酸锂材料的性能不断优化
