鉅大LARGE | 點擊量:1493次 | 2019年12月24日
未來鋰電池的發(fā)展方向是什么?鋰電池未來的新材料有哪些?
1、硅碳復(fù)合負極材料
數(shù)碼終端產(chǎn)品的大屏幕化、功能多樣化后,對電池的續(xù)航提出了新的要求。當(dāng)前鋰電材料克容量較低,不能滿足終端對電池日益增長的需求。
硅碳復(fù)合材料作為未來負極材料的一種,其理論克容量約為4200mAh/g以上,比石墨類負極的372mAh/g高出了10倍有余,其產(chǎn)業(yè)化后,將大大提升電池的容量?,F(xiàn)在硅碳復(fù)合材料存在的主要問題有:
充放電過程中,體積膨脹可達300%,這會導(dǎo)致硅材料顆粒粉化,造成材料容量損失。同時吸液能力差。
2、石墨烯
石墨烯自2010年獲得諾獎以來,廣受全球關(guān)注,特別在中國。國內(nèi)掀起了一股石墨烯研發(fā)熱潮,其具諸多優(yōu)良性能,如透光性好,導(dǎo)電性能優(yōu)異、導(dǎo)熱性較高,機械強度高。石墨烯在鋰離子電池中的潛在應(yīng)用有:
作負極材料。石墨烯的克容量較高,可逆容量約700mAh/g,高于石墨類負極的容量。另外,石墨烯良好的導(dǎo)熱性能確保其在電池體系中的穩(wěn)定性,且石墨烯片層間距大于石墨,使鋰離子在石墨烯片層間擴散通暢,有利于提高電池功率性能。由于石墨烯的生產(chǎn)工藝不成熟,結(jié)構(gòu)欠穩(wěn)定,導(dǎo)致石墨烯作為負極材料仍存在一定問題,如首次放電效率較低,約65%;循環(huán)性能較差;價格較高,明顯高于傳統(tǒng)石墨負極。
3、富鋰錳基正極材料
高容量是鋰電池的發(fā)展方向之一,但當(dāng)前的正極材料中磷酸鐵鋰的能量密度為580Wh/kg,鎳鈷錳酸鋰的能量密度為750Wh/kg,都偏低。富鋰錳基的理論能量密度可達到900Wh/kg,成為研發(fā)熱點。
富鋰錳基作為正極材料的優(yōu)勢有:1、能量密度高;2、主要原材料豐富。由于開發(fā)時間較短,目前富鋰錳基存在一系列問題:1、首次放電效率很低;2、材料在循環(huán)過程析氧,帶來安全隱患;3、循環(huán)壽命很差;4、倍率性能偏低。
4、涂覆隔膜
隔膜對鋰電池的安全性至關(guān)重要,這要求隔膜具有良好的電化學(xué)和熱穩(wěn)定性,以及反復(fù)充放電過程中對電解液保持高度浸潤性。
涂覆隔膜是指在基膜上涂布PVDF等膠黏劑或陶瓷氧化鋁。涂覆隔膜的作用是:1、提高隔膜耐熱收縮性,防止隔膜收縮造成大面積短路;2、涂覆材料熱傳導(dǎo)率低,防止電池中的某些熱失控點擴大形成整體熱失控。
5、陶瓷氧化鋁
在涂覆隔膜中,陶瓷涂覆隔膜主要針對動力電池體系,因此其市場成長空間較涂膠隔膜更大,其核心材料陶瓷氧化鋁的市場需求將隨著三元動力電池的興起而大幅提升。
用于涂覆隔膜的陶瓷氧化鋁的純度、粒徑、形貌都有很高要求,日本、韓國的產(chǎn)品較成熟,但價格比國產(chǎn)的貴一倍以上。國內(nèi)目前也有多家企業(yè)在研發(fā)陶瓷氧化鋁,希望減少進口依賴。