锂电池是一种以金属锂或其化合物为负极,过渡金属或其氧化物为正极的电池。而锂电池活性物质则是指正负两极之一或两者的混合物,其主要承担着负责电池放电和充电反应的功能。
目前主流的锂电池活性物质包括锂钴酸锂、锂铁磷酸、三元材料和钛酸锂,以及近年来发展起来的硅负极和固态电池等。
锂电池正极活性物质是指在正极中负责储存锂离子以便向电池负极释放的物质。目前主流的锂电池正极材料主要包括锂钴酸锂、锂镍钴酸锂、锂铁磷酸等。
其中,锂钴酸锂(LiCoO2)被广泛应用于动力型锂电池,其具有高的比能量和比功率,但价格高且安全性较低。锂镍钴酸锂(LiNiCoO2)则相对较为便宜,但由于一定的结构缺陷,会导致其在高温和高电荷状态下出现安全问题。锂铁磷酸(LiFePO4)则具有安全性好、寿命长等特点,但比能量较低,主要应用于电动汽车的动力电池。
锂电池负极活性物质是指在负极中存储锂离子的物质,其主要作用是在电池放电时向电池正极释放锂离子。目前主流的锂电池负极材料主要包括石墨、硅负极和硼化锂。
石墨是最早应用于锂电池负极的材料,其具有稳定的循环性能和良好的导电性能,但比容量有限。硅负极则使用硅基材料代替石墨,具有更高的比容量,但容易发生膨胀,影响电池寿命和安全性。硼化锂负极则可以提供更高的比容量和较低的电压平台,但价格较高且制备难度大。
为提高锂电池的能量密度和安全性,近年来研发出了多种新型锂电池活性物质。如三元材料(LiNiMnCoO2)、高镍材料(LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2)、钛酸锂和硅基材料等。此外,固态电池也成为了业界研究的热点,采用固体电解质代替传统的液态电解质,能够改善电池安全性和循环性能,且理论上比容量可以达到更高。
但这些新型材料的应用还面临着研发成本高、复杂度大等问题,目前主要应用于高端市场和新能源汽车领域。