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XRF光谱仪:锂电池正极材料的组成及应用

锂电池材料的组成

锂电池材料构成主要有:正极材料、负极材料、隔膜、电解液、外壳等。

正极材料:

电极电势较高、结构稳定的具有嵌锂能力的层状或尖晶石结构的过渡金属氧化物或聚阴离子型化合物,如钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料等。正极材料占有较大比例,因为正极材料的性能直接影响着锂电池的性能,其成本也直接决定电池成本高低。

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负极材料:

电位接近锂电位、结构稳定的并可大量储锂的层状石墨、金属单质及金属氧化物,如石墨、中间相碳微球、钛酸锂等。负极材料作为锂电池四大组成材料之一,在提高电池的容量以及循环性能方面起到了重要作用,处于锂电池产业中游的核心环节。

电解液:

溶有电解质锂盐的有机溶剂,提供锂离子,电解质锂盐有LiPF6、LiClO4、LiBF4等,有机溶剂主要由碳酸二乙酯(DEC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、二甲酯(DMC)等其中的一种或几种混合组成。电解液在锂电池正、负极之间起到传导离子的作用,是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证。

隔膜:

置于正负极之间,防止正负极直接接触,且允许Li+离子通过的聚烯微多孔膜,如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP),或它们复合膜,PP/PE/PP三层隔膜。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性,性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。

负极材料:

电位接近锂电位、结构稳定的并可大量储锂的层状石墨、金属单质及金属氧化物,如石墨、中间相碳微球、钛酸锂等。负极材料作为锂电池四大组成材料之一,在提高电池的容量以及循环性能方面起到了重要作用,处于锂电池产业中游的核心环节。

电解液:

溶有电解质锂盐的有机溶剂,提供锂离子,电解质锂盐有LiPF6、LiClO4、LiBF4等,有机溶剂主要由碳酸二乙酯(DEC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、二甲酯(DMC)等其中的一种或几种混合组成。电解液在锂电池正、负极之间起到传导离子的作用,是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证。

隔膜:

置于正负极之间,防止正负极直接接触,且允许Li+离子通过的聚烯微多孔膜,如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP),或它们复合膜,PP/PE/PP三层隔膜。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性,性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。

外壳:

锂电池封装,主要有铝壳、盖板、极耳、绝缘片等。

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XRF光谱仪在锂电池行业的应用

光谱仪(XRF)作为一款无需制样、无损分析、检测速度快、精准度高的检测工具,在锂电池行业中有着广泛应用背景。以下是光谱仪(XRF)在锂电池材料的具体应用:

测定正极材料镍钴锰酸锂的10种元素含量

锂离子电池的正极材料主要有镍钴锰酸锂、锰酸锂、钴酸锂、镍酸锂以及磷酸铁锂等。材料生产过程会添加元素以实现材料改性为目的,然而杂质的存在也直接关系到电池的使用性能和寿命,因此准确测定电池正极材料的元素含量对控制电池产品质量非常重要。镍钴锰酸锂中主要测定Co、Mn、Ni、Na、Mg、Fe、V、Ca、Al、Cr等元素含量。

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负极材料中的杂质含量成分检测

石墨类负极材料中的杂质含量对其稳定性有着重要影响,因此如何有效测定并除去石墨类负极材料中的微量杂质元素变得尤为重要。比如:铁 (Fe) 元素的含量是石墨类负极材料等级划分的重要指标之一:Fe 含量越低,则级别越高。因此 Fe 是目前石墨类负极材料中必测的元素之一。此外,还可以测定石墨类负极材料中Al、Cr、Cu、Mo、Co、Ni、Na和Zn等9种元素。

责任编辑:webmaster
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