De grondstoffen van lithiumbatterijen omvatten voornamelijk positieve elektrodematerialen, negatieve elektrodematerialen, elektrolyt en scheiders. De selectie en het aandeel van deze materialen hebben een directe invloed op de prestaties en veiligheid van lithiumbatterijen.
1. Kathodematerialen: Het positieve elektrodemateriaal is een van de belangrijkste componenten van een lithiumbatterij en bepaalt de energiedichtheid en het spanningsplatform van de batterij. Veel voorkomende kathodematerialen die momenteel op de markt zijn, zijn onder meer lithiumkobaltoxide (LCO), lithiummangaanoxide (LMO), lithiumijzerfosfaat (LFP) en ternaire materialen (zoals lithiumnikkelkobaltmangaanoxide (NCM) en lithiumnikkelkobaltaluminiumoxide (NCA).
Elk van deze materialen heeft zijn eigen unieke kenmerken. Lithiumkobaltoxide biedt bijvoorbeeld een hoge specifieke capaciteit en hoge bedrijfsspanning, terwijl lithiumijzerfosfaat een hoge veiligheid en een lange levensduur biedt.
2. Anodematerialen: Grafiet of andere op koolstof-gebaseerde materialen worden doorgaans gebruikt als negatieve elektrodematerialen. Grafiet heeft uitstekende lithium-intercalatie-eigenschappen, goede geleidbaarheid en lage kosten, waardoor het veel wordt gebruikt in lithiumbatterijen.
De afgelopen jaren hebben op silicium-gebaseerde materialen de aandacht getrokken vanwege hun hoge theoretische capaciteit, maar in praktische toepassingen worden ze nog steeds geconfronteerd met problemen zoals volume-uitbreiding en cyclusstabiliteit.
3. Elektrolyt: De elektrolyt is het medium voor het transport van lithiumionen in lithiumbatterijen en de prestaties ervan hebben rechtstreeks invloed op de capaciteit, de interne weerstand en de veiligheid van de batterij. Veelgebruikte elektrolyten zijn onder meer vloeibare elektrolyten die zijn samengesteld uit organische oplosmiddelen en lithiumzouten, evenals vaste elektrolyten.
4. Diafragma: Het diafragma is een belangrijk onderdeel van lithiumbatterijen. Het zit tussen de positieve en negatieve elektroden, isoleert ze en voorkomt kortsluiting. Bovendien zorgt de microporeuze structuur van het diafragma ervoor dat lithiumionen vrij kunnen passeren, waardoor de laad- en ontlaadprestaties van de batterij worden gewaarborgd.
