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鈉離子電池中的非活性材料包括哪些

2022年10月10日 09:06 國泰君安證券研報《新能 作者:國泰君安證券研報 用戶評論(0

鈉離子電池中的非活性材料主要包括隔膜、集流體、導電劑、黏結劑等,它們并不直接參與電化學反應,但是必不可少的輔助性材料,其與活性材料的兼容性等因素會對電池性能產生重要影響。 ?

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? (1)隔膜:與鋰離子電池通用 ? 隔膜的作用是對正負極進行物理分隔,避免二者直接接觸反應,同時還要確保溶劑分子的浸潤和滲透,允許溶劑化鈉離子的快速通過。理想的隔膜材料應具有良好的電子絕緣性和離子導電性,機械強度高且厚度盡量薄,很高的化學惰性(既不與電解液反應,也不與正負極反應),良好的熱穩定性。

鋰離子電池中廣泛應用的是聚烯烴類聚合物隔膜,例如PE、PP以及復合膜等,這些隔膜材料都可直接移植到鈉離子電池體系。未來在全固態鈉離子電池體系中,隔膜材料將不再需要。 ?

(2)集流體:正負極均采用鋁箔 ? 集流體是正負極活性材料附著的基底構件,約占電池重量的10~13%,用以匯集電極材料產生的電流,并對外釋放傳導。集流體雖不參與電極反應,但卻是電極材料發揮性能的根本保障,其純度、厚度、應力等參數間接影響電極實際工作性能。用作集流體的材料須具備優良的導電性,與活性物質的接觸電阻小,很高的化學惰性(不與電解液及正負極反應),加工性能好且力學性能穩定。

在鋰離子電池中,正極集流體為鋁箔,負極集流體為銅箔,以避免低電勢條件下鋁與鋰發生合金化。在鈉離子電池中,由于鈉與鋁不發生合金化反應,因而正負極集流體都可使用鋁箔,避免了相對昂貴的銅箔。 ?

(3)導電劑:與鋰離子電池相同 ? 電極材料在實際使用時,還需要添加導電劑,其主要有三方面作用:減輕電極材料的自身極化,降低活性材料顆粒間以及與集流體之間的接觸電阻,吸附電解液并改善電極的浸潤效果。

常用的導電劑為比表面積大、導電性好的碳材料,如炭黑、石墨粉、碳納米管、石墨烯等。 ?

(4)黏結劑:與鋰離子電池相同 ? 黏結劑的功能是將電極材料、導電劑、集流體三者結合,制成可供使用的完整極片,其用量占比很少,但對電極性能有重要影響。

用作黏結劑的材料須具有良好的穩定性,易加工,成本低。鈉離子電池常用黏結劑與鋰離子電池相似,多為強極性聚合物,例如聚偏二氟乙烯(PVDF)、海藻酸鈉(SA)、聚丙烯酸(PAA)、羧甲基纖維素鈉(CMC)、聚四氟乙烯(PTFE)等。 ?






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( 發表人:劉芹 )

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