Zu den Rohstoffen von Lithiumbatterien gehören hauptsächlich positive Elektrodenmaterialien, negative Elektrodenmaterialien, Elektrolyt und Separatoren. Die Auswahl und der Anteil dieser Materialien wirken sich direkt auf die Leistung und Sicherheit von Lithiumbatterien aus.
1. Kathodenmaterialien: Das positive Elektrodenmaterial ist eine der wichtigsten Komponenten einer Lithiumbatterie und bestimmt die Energiedichte und Spannungsplattform der Batterie. Zu den gängigen Kathodenmaterialien, die derzeit auf dem Markt sind, gehören Lithiumkobaltoxid (LCO), Lithiummanganoxid (LMO), Lithiumeisenphosphat (LFP) und ternäre Materialien (wie Lithium-Nickel-Kobalt-Manganoxid (NCM) und Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminiumoxid (NCA).
Jedes dieser Materialien hat seine eigenen einzigartigen Eigenschaften. Beispielsweise bietet Lithiumkobaltoxid eine hohe spezifische Kapazität und eine hohe Betriebsspannung, während Lithiumeisenphosphat eine hohe Sicherheit und lange Zyklenlebensdauer bietet.
2. Anodenmaterialien: Als negative Elektrodenmaterialien werden typischerweise Graphit oder andere kohlenstoffbasierte Materialien verwendet. Graphit verfügt über hervorragende Lithium-Interkalationseigenschaften, eine gute Leitfähigkeit und niedrige Kosten, weshalb es häufig in Lithiumbatterien verwendet wird.
In den letzten Jahren haben Materialien auf Silizium--Basis aufgrund ihrer hohen theoretischen Kapazität Aufmerksamkeit erregt, in der praktischen Anwendung sind sie jedoch immer noch mit Problemen wie Volumenausdehnung und Zyklenstabilität konfrontiert.
3. Elektrolyt: Der Elektrolyt ist das Medium für den Lithiumionentransport in Lithiumbatterien und seine Leistung wirkt sich direkt auf die Kapazität, den Innenwiderstand und die Sicherheit der Batterie aus. Zu den häufig verwendeten Elektrolyten gehören flüssige Elektrolyte, die aus organischen Lösungsmitteln und Lithiumsalzen bestehen, sowie feste Elektrolyte.
4. Membran: Die Membran ist eine Schlüsselkomponente in Lithiumbatterien. Es sitzt zwischen den positiven und negativen Elektroden, isoliert diese und verhindert Kurzschlüsse. Darüber hinaus ermöglicht die mikroporöse Struktur der Membran den ungehinderten Durchgang von Lithiumionen und gewährleistet so die Lade- und Entladeleistung des Akkus.
