鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:840次 | 2022年04月24日
鋰電池負(fù)極材料特點(diǎn)分析
鋰離子電池負(fù)極材料重要特點(diǎn);
1、石墨烯
石墨烯是由碳原子構(gòu)成的只有一層原子厚度的二維晶體,因?yàn)橘|(zhì)地薄、硬度大且電子移動(dòng)速度快而被科學(xué)家廣泛推崇,并冠以新材料之王的美譽(yù)。盡管這位王者優(yōu)異的化學(xué)性能被新能源市場所看好,但是至今為止依然停留在概念化的階段。假如將石墨烯用作鋰電負(fù)極材料的話,要獨(dú)立的上下游產(chǎn)業(yè)鏈、昂貴的價(jià)格還有復(fù)雜的工藝,這讓眾多負(fù)極材料廠商望而卻步。
2、人工石墨
目前負(fù)極材料重要以天然石墨和人造石墨為主,這兩種石墨各有優(yōu)劣。天然石墨克容量較高、工藝簡單、價(jià)格便宜,但吸液及循環(huán)性能差一些;人造石墨工藝復(fù)雜些、價(jià)格貴些,但循環(huán)及安全性能較好。通過各種手段的技術(shù)改進(jìn),這兩種石墨負(fù)極材料都可以揚(yáng)長避短,但就目前來看,人造石墨用于動(dòng)力鋰離子電池上占據(jù)一定的優(yōu)勢(shì)。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
3、中間相碳微球
中間相碳微球具有高度有序的層面堆積結(jié)構(gòu),是典型的軟碳,石墨化程度較高,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,電化學(xué)性能優(yōu)異。中間相碳微球在倍率性能上高出天然石墨和人工石墨,用在航模、動(dòng)力工具上具有明顯的優(yōu)勢(shì)。此外,它的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性決定了它不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng),使用在鋰離子電池上加大了安全保證。
4、硅碳復(fù)合材料
通過在人造石墨中加入10%的硅基材料,特斯拉讓電池容量達(dá)到了550mAh/g以上,電池能量密度可達(dá)300wh/kg。現(xiàn)在,這種用硅碳復(fù)合材料來提升鋰離子電池能量密度的方式已是業(yè)界公認(rèn)的方向之一。
5、碳納米管
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無人設(shè)備
碳納米管(CNT)是一種具有較完整石墨化結(jié)構(gòu)的特殊碳材料,其自身具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能和高的導(dǎo)熱系數(shù)。因其結(jié)構(gòu)特殊,導(dǎo)致負(fù)極在脫嵌鋰時(shí)深度小、行程短、速度快,并且在大倍率大電流充放電時(shí)極化用途較小,可對(duì)提高鋰離子電池電池的大倍率快速充放電性能很有幫助。然而,碳納米管單獨(dú)直接用作鋰離子電池負(fù)極材料時(shí),會(huì)存在鋰離子電池不可逆容量高、首次充放電庫倫效率低、充放電平臺(tái)不明顯及電壓滯后嚴(yán)重等突出問題。
6、鈦酸鋰
鈦酸鋰(LTO)被認(rèn)為是比碳更安全、壽命更長的負(fù)極材料。鈦酸鋰負(fù)極具有快速充放電、循環(huán)次數(shù)多及安全性高等優(yōu)點(diǎn),前景被很多電池界人士和公司所看好。利用鈦酸鋰做鋰離子電池負(fù)極優(yōu)點(diǎn)如下:首先,更高的安全性。鈦酸鋰獨(dú)特的物理性能使其具備傳統(tǒng)鋰離子電池所不具備的高安全特性。鈦酸鋰與電解液中溶劑間的反應(yīng)活性較低,在表面基本不生成SEI絕緣鈍化膜,這大大改善了鋰離子電池的化學(xué)穩(wěn)定性和安全性能。
在較高的溫度環(huán)境下,鈦酸鋰能夠吸收正極分解所出現(xiàn)的氧氣,降低了熱失控的風(fēng)險(xiǎn),提高了鋰離子電池的安全性能。同時(shí)鈦酸鋰負(fù)極從根本上消除了金屬鋰在負(fù)極上枝晶現(xiàn)象的出現(xiàn),大大降低了鋰離子電池內(nèi)部發(fā)生短路的風(fēng)險(xiǎn)。其次,鈦酸鋰負(fù)極鋰離子電池壽命長。
鋰離子電池負(fù)極材料把握動(dòng)力鋰電池安全性命脈,在鋰離子電池負(fù)極材料中,除石墨化中間相碳微球(MCMB)、無定形碳、硅或錫類占據(jù)小部分市場份額外,天然石墨和人造石墨占據(jù)著90%以上的負(fù)極材料市場份額。