新能源領域的 “新寵”:氧化鎂如何助力鋰電池發(fā)展?
在新能源領域,氧化鎂通過優(yōu)化鋰電池的電極材料、電解液、固態(tài)電解質等多個方面,助力鋰電池的發(fā)展,具體如下:
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改善正極材料性能
提高導電性與結構穩(wěn)定性:通過固相反應將氧化鎂與鋰鐵錳磷酸鹽等正極材料混合,可制備出具有納米結構的復合電極材料,提高導電率,抑制充放電過程中的體積膨脹和裂紋產生,增強循環(huán)穩(wěn)定性。例如,添加適量氧化鎂后的實際放電容量可達240mAh/g,顯著高于傳統(tǒng)材料。
調節(jié)pH值:在制備鋰電池電極時,納米氧化鎂可作為pH調節(jié)劑,用于調節(jié)含鈷鹽與鎳鹽的混合水溶液的pH值,優(yōu)化電極的制備過程,共沉淀出性能優(yōu)異的電極材料。
優(yōu)化電解液性能
去除游離酸:在鋰電池電解液中添加氧化鎂作為脫酸劑,可以降低電解液中的游離酸含量至20ppm以下,減輕氫氟酸(HF)對正極材料的溶解作用,從而提高正極材料的容量與循環(huán)性能,降低電池內部的副反應,增強電池的穩(wěn)定性。
改善低溫性能:經Tween80原位改性的納米氫氧化鎂可在三元正極表面形成富鎂無機CEI膜,通過“烷基鏈搖曳”機制,可在–15℃仍保持80mAh/g以上容量,實現(xiàn)寬溫域穩(wěn)定循環(huán)。
增強負極材料性能:在鋰離子電池高容量錫復合物負極材料中添加直徑為0.05微米-10微米的氧化鎂等不溶性固體微粒,可以提高負極的比容量和初次充放電效率,同時保持循環(huán)性能的穩(wěn)定性。在鋅鎳蓄電池等體系中,向鋅負極活性物質中摻入納米氧化鎂,能夠減少充放電過程中的極化現(xiàn)象,降低循環(huán)后期的內阻,提高負極材料的利用率,進而延長電池的循環(huán)壽命。
提升電池安全性
抑制熱失控:氧化鎂具有良好的熱穩(wěn)定性,可以在電池過熱時起到保護作用,有效防止電池過熱導致的熱失控現(xiàn)象,提高電池的安全性能。
降低枝晶生長風險:在固態(tài)電池中,高純氧化鎂憑借其優(yōu)異的機械性能和離子導電性,成為固態(tài)電解質材料的一種理想選擇,可有效降低電池短路、漏液等安全隱患。同時,在金屬鋰負極表面形成薄而致密的氧化鎂保護膜,可引導鋰離子均勻沉積,避免樹枝狀結晶穿透隔膜引發(fā)短路。
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