Lithiumbatterien bestehen hauptsächlich aus Anoden, Kathodens, Diaphragmen, Elektrolyten, Bindemitteln, Leitmitteln, Laschen und Verpackungsmaterialien.

AKnotenmaterialien

Materialien auf Siliziumbasis: hauptsächlich Nanosilizium(Si) und Siliziumoxid(SiOx). Die beiden Wege, die negativen Elektroden auf Siliziumbasis entsprechen, sind negative Silizium-Kohlenstoff-Elektroden und negative Silizium-Sauerstoff-Elektroden. Negative Elektroden auf Siliziumbasis haben eine sehr hohe spezifische Kapazität und spezifische Energiedichte. Theoretisch ist die spezifische Kapazität von Siliziummaterialien mehr als zehnmal so hoch wie die von Kohlenstoffmaterialien, und auch die spezifische Energiedichte ist etwa fünfmal höher. Daher gelten siliziumbasierte negative Elektroden als die vielversprechendsten negativen Elektrodenmaterialien für Lithiumbatterien der nächsten Generation.

Membran

Im Aufbau von Lithiumbatterien ist die Membran eine der zentralen inneren Komponenten. Die Leistung der Membran bestimmt die Schnittstellenstruktur und den Innenwiderstand der Batterie und wirkt sich direkt auf die Kapazität, den Zyklus und die Sicherheitsleistung der Batterie aus. Die Membran mit hervorragender Leistung spielt eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Gesamtleistung der Batterie. Die Hauptfunktion der Membran besteht darin, die positiven und negativen Elektroden der Batterie zu trennen, um zu verhindern, dass sich die beiden Elektroden berühren und kurzschließen. Darüber hinaus hat es auch die Funktion, Elektrolytionen durchzulassen. Das Membranmaterial ist nicht leitend und seine physikalischen und chemischen Eigenschaften haben großen Einfluss auf die Leistung der Batterie.

Siliziumdioxid (SiO2): Silica ist ein üblicher thermisch stabiler anorganischer Pulverfüllstoff, der häufig zum Füllen und Modifizieren von Polymeren verwendet wird. Aufgrund seiner großen spezifischen Oberfläche und der einfachen Erzeugung einer großen Anzahl von Silanolen (Si-OH) kann es die Hydrophilie verbessern und gleichzeitig die Elektrolytbenetzbarkeit des Diaphragmas verbessern, wodurch das Li-Ion verbessert wird Übertragungsleistung und die elektrochemische Leistung der Batterie. Gleichzeitig können SiO2-Partikel als anorganische Materialien verwendet werden, um die mechanische Festigkeit der Membran zu erhöhen, was das weitere Wachstum und Durchstechen von Lithiumdendriten der negativen Elektrode verhindern und so einen thermischen Kurzschluss der Batterie verhindern kann.

Aluminiumoxid (Al2O3): Aluminiumumoxid kommt in der Natur häufig vor und weist ausgezeichnete chemische Inertheit, thermische Stabilität und mechanische Eigenschaften auf. Es wurde als erste Generation keramischer Membranmaterialien in der Industrie eingesetzt, um die Gesamtleistung von Polyolefinmembranen zu verbessern. Und es ist auch ein anorganisches Pulver, das bei der Modifikation von Lithiumbatteriemembranen verwendet wird.

Titandioxid (TiO2): Es bietet die Vorteile der Ungiftigkeit, der stabilen Leistung und der einfachen Kontrolle der Zubereitung. Es kann die thermische Stabilität des Diaphragmas und die Benetzbarkeit des Elektrolyten verbessern und einige verunreinigte Elektrolyte absorbieren, was dazu beiträgt, die Grenzflächenimpedanz zwischen dem Diaphragma und der Elektrode zu verringern. Mittlerweile weist TiO2 eine gute Kompatibilität mit dem Elektrolyten auf, was den Transport von Lithiumionen fördern und die Ionenleitfähigkeit des Diaphragmas verbessern kann. Es ist ein ideales organisches Polymer-Membranmodifikationsmaterial. Darüber hinaus kann die Einführung von TiO2 in die Membran die Spannung zwischen den Partikeln verringern und die Stabilität der Batterie verbessern.

Leitfähiges Mittel

Das Leitmittel ist ein Reagenz in Lithiumbatterien, das dafür sorgt, dass die Elektrode eine gute Lade- und Entladeleistung aufweist. Es sammelt Mikroströme zwischen Wirkstoffen sowie zwischen Wirkstoffen und Stromabnehmern und sammelt dann Mikroströme auf Stromabnehmern wie Aluminiumfolie und Kupferfolie, um große Ströme zu bilden, die schließlich zu Elektrogeräten transportiert werden. Der Zusatz leitfähiger Mittel kann auf diese Weise den Kontaktwiderstand der Elektrode verringern, die Elektronenbewegungsrate und die Migrationsrate von Lithiumionen im Elektrodenmaterial beschleunigen und die elektronische Leitfähigkeit verbessern, wodurch die Lade- und Entladeeffizienz der Elektrode verbessert wird .

Kohlenstoffnanoröhrens (CNTs): Die Impedanz von CNT ist nur halb so groß wie die von Ruß. Eine niedrige Impedanz sorgt für eine gute Leitfähigkeit, verbessert die Polarisation und verbessert die Zyklusleistung. Die Menge an zugesetztem Ruß beträgt etwa 3 % des Gewichts des positiven Elektrodenmaterials, während die Menge an zugesetztem CNT nur 0,8 % bis 1,5 % beträgt. Die geringe Zugabemenge kann Platz für aktive Materialien sparen und dadurch die Energiedichte verbessern.