锂电池中会使用到哪些元素

锂电池已经发展成了我们工业和生活中不可缺少的一部分。并且,锂电池行业涉及到了上下游企业众多,涉及面非常广,是一个大产业。
一个完整的锂电池电芯,它由多个部分组成。锂电池中会使用到哪些元素,我们今天就来整整。
下面我们按照锂电池的各个组件来详细列出所使用的元素:

正极材料

这是决定锂电池类型和性能的关键部分,也是元素种类最丰富的地方。常见的正极材料及所含元素有:
钴酸锂:锂、钴、氧
优点:能量密度高,用于手机、笔记本电脑等消费电子产品。
缺点:钴昂贵、有毒且供应链有争议,稳定性相对较差。
磷酸铁锂:锂、铁、磷、氧
优点:安全性高,循环寿命极长,成本较低,无钴。广泛应用于电动汽车和储能系统。
缺点:能量密度相对较低。
三元材料:锂、镍、钴、锰 或 锂、镍、钴、铝 加上 氧
NCM:镍、锰、钴。通过调整三者的比例来平衡能量密度、寿命和成本,是目前电动汽车的主流技术之一。
NCA:镍、钴、铝。能量密度高,但安全性要求更严苛,主要用于特斯拉等部分车型。
锰酸锂:锂、锰、氧
优点:成本低,安全性好。
缺点:能量密度较低,循环寿命较差。常与其他材料混合使用。
PS:正极材料中其实不止这些元素,因为正极材料有时候会经过一定的掺杂、包覆,能有效地提高材料的性能。

2.负极材料

石墨:主要成分是碳。这是目前最主流、最成熟的负极材料。
硅:硅。其理论容量远高于石墨,是下一代高能量密度电池的研发重点。但它在充放电过程中体积膨胀巨大,目前常以“硅碳复合材料”的形式使用。
钛酸锂:锂、钛、氧
优点:倍率性能极佳(快充快放),循环寿命超长,安全性高。
缺点:能量密度低,成本高。用于特定场景如大巴车、储能等。

3.电解质

锂盐:提供锂离子的来源。例如:
六氟磷酸锂:含有 锂、磷、氟。
其他新型锂盐可能含有 硼、碳、氧、氮、硫 等元素。
有机溶剂:溶解锂盐,形成离子导电的液体。常见溶剂分子中含有 碳、氢、氧、氟、磷 等元素,例如碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯等。
固态电解质(未来技术):根据材料体系不同,可能含有 锂、磷、硫、锗、镧、锆、氧 等元素。

4.隔膜

隔膜本身是聚烯烃微孔膜(如聚乙烯PE、聚丙烯PP),主要成分是碳和氢。

5.集流体

正极集流体:使用铝。
负极集流体:使用铜。

综上:
据我分析,锂电池里面核心并且具有投资价格的元素,从前到后依次为:锂、钴、镍、铜、铝。这里涉及到储量,用量,价格等因素,作为我个人排序的标准。
另外,固态电池领域,最具有投资价值的元素包括,锗、锆。