电车的电池通常指的是锂离子电池,其主要由正极材料、负极材料、电解液和隔膜等部分组成,以下是具体介绍:
正极材料
- 磷酸铁锂(LiFePO?):具有较高的安全性、良好的循环性能和适中的成本。其理论比容量为170mAh/g,实际应用中能达到140-150mAh/g左右,工作电压一般在3.2V左右。广泛应用于对安全性要求较高的电动公交车、物流车以及部分家用电动汽车中。
- 三元材料:如镍钴锰酸锂(LiNi?????Co?Mn?O?)和镍钴铝酸锂(LiNi?.?Co?.??Al?.??O?)等。镍钴锰酸锂能量密度较高,理论比容量可达200mAh/g以上,实际可达到180-200mAh/g,工作电压在3.6-3.8V。镍钴铝酸锂具有更高的能量密度,但安全性相对较差,常用于对能量密度要求极高的高端电动汽车。
负极材料
- 石墨:是目前最常用的负极材料,具有良好的导电性、较低的嵌锂电位和较高的比容量,理论比容量为372mAh/g,实际比容量通常在350mAh/g左右。其层状结构能够让锂离子在充放电过程中快速嵌入和脱出,价格相对较低,性能稳定。
- 硅基材料:硅的理论比容量极高,可达4200mAh/g,是石墨的十多倍,但硅在充放电过程中会发生巨大的体积变化,导致材料粉化、电极结构破坏,从而影响电池的循环性能和寿命。为解决这一问题,通常会采用硅碳复合材料等技术,将硅与碳等材料结合,提高硅基负极材料的稳定性和实用性。
电解液
- 一般由有机溶剂和锂盐组成。有机溶剂如碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)等,为锂离子的传输提供介质,具有良好的溶解性和较低的粘度,能够保证锂离子在电池内部的快速迁移。
- 锂盐常用六氟磷酸锂(LiPF?),在有机溶剂中能够完全解离,提供锂离子,使电池在充放电过程中实现锂离子的传导,其浓度一般在1mol/L左右,会根据不同的电池体系和性能要求进行调整。
隔膜
- 主要作用是隔离正负极,防止短路,同时允许锂离子通过。常见的隔膜材料有聚烯烃类,如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等,具有良好的化学稳定性、机械强度和一定的孔隙率。
- 为了提高隔膜的性能,还会对其进行涂覆处理,如涂覆陶瓷颗粒、聚合物等,以增强隔膜的耐高温性、抗穿刺性和保液性能。
此外,电池中还会用到集流体、粘结剂、导电剂等辅助材料,集流体一般采用铜箔作为负极集流体,铝箔作为正极集流体,用于收集和传导电流;粘结剂用于将活性物质颗粒粘结在集流体上,常用的有聚偏氟乙烯(PVDF)等;导电剂如炭黑、碳纳米管等,用于提高电极的导电性,确保电子在电极中的快速传输。