锂离子电池材料的全面化学分析

白皮书

引言

在锂离子电池(LIB)中,通过锂离子通过称为电解质的合适介质在阴极和阳极之间移动,可以提供能量存储和释放。 在LIB系统中,阳极(带正电)电极用作锂源,阳极(带负电)电极用作锂离子的主体。 当前制造的LIB基于多种化学物质,这些化学物质是从各种适合的材料和电化学系统中开发出来的,这些化学物质已经针对特定的性能要求,使用寿命需求以及安全性进行了量身定制和优化(方案1)。

毫无疑问,LIB在支持大规模储能技术方面具有巨大的潜力。 但是,制造成本仍然是广泛实施LIB的重大障碍,特别是在运输市场能源多样化方面。 迄今为止,大多数成本降低是通过提高能量密度实现的。 通过优化制造工艺可以期望进一步降低成本。 制造不确定性主要来自工艺参数的波动1,还取决于前体和配制中间产品的质量。 由于热力学而不可避免的由不需要的或无意的杂质以及化学计量失误引起的缺陷是不确定性的重要来源。 像所有动态系统一样,结构缺陷和电池性能之间的相互作用是紧密耦合的。 例如,与化学计量比相关的晶体缺陷会破坏阴极的分层结构,从而缩短循环寿命,而已知杂质缺陷会参与多种化学,物理和电化学过程,这些过程会加速老化或直接导致电池故障:2

  • 由于金属杂质触发的内部电气通路,导致电池短路
  • 从磁性杂质产生的内部微电池中自动放电
  • 杂质催化的氢气形成和液体电解质分解产生的脱气引发电池爆炸

方案1说明了一些化学分析技术和方法,可以帮助评估目前用于制造LIB的材料的全部成分。 对于每个组件,我们将分别讨论样品特性,规格要求和分析难题。 因此,将讨论技术的选择和相应的分析特征,包括采样大小,元素覆盖率,精度,准确性和检测极限。


方案1:适用于灵敏元素分析和评估LIB制造中使用的前体和/或中间产品的完整成分的化学分析技术和方法。

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