鋰電池包負極材料呈現(xiàn)出多樣性,誰更厲害?

來源：未知  日期：2018-06-08 10:01  瀏覽量：次

　　鋰電池包負極材料呈現(xiàn)出多樣性,誰更厲害?隨著科學技術的進步，鋰電池包負極材料呈現(xiàn)出多樣性的特點。目前鋰電池包負極材料已經(jīng)從單一的人造石墨發(fā)展到了天然石墨、中間相碳微球、人造石墨為主，軟碳/硬碳、無定形碳、鈦酸鋰、硅碳合金等多種負極材料共存的局面。

　　鋰離子電池的負極是由負極活性物質碳材料或非碳材料、粘合劑和添加劑混合制成糊狀膠合劑均勻涂抹在銅箔兩側，經(jīng)干燥、滾壓而成。負極材料是鋰離子電池儲存鋰的主體，使鋰離子在充放電過程中嵌入與脫出。

　　鋰電池包負極材料主要影響鋰電池的首次效率、循環(huán)性能等，負極材料的性能也直接影響鋰電池的性能，負極材料占鋰電池總成本5~15%左右。負極材料種類上，包括碳系負極、非碳性負極。從技術角度來看，未來鋰離子電池負極材料將會呈現(xiàn)出多樣性的特點。

　　四種負極材料對比，誰更厲害?

　　控制“主場”的石墨

　　目前負極材料主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、價格便宜，但吸液及循環(huán)性能差一些;

　　人造石墨工藝復雜些、價格貴些，但循環(huán)及安全性能較好。通過各種手段的技術改進，這兩種石墨負極材料都可以‘揚長避短’，但就目前來看，人造石墨用于動力電池上占據(jù)一定的優(yōu)勢。

　　獨占一方的石墨烯

　　石墨烯是由碳原子構成的只有一層原子厚度的二維晶體，因為質地薄、硬度大且電子移動速度快而被科學家廣泛推崇，并冠以“新材料之王”的美譽。

　　行業(yè)內(nèi)關于石墨烯用作負極材料的質疑也在不斷發(fā)酵，如果將石墨烯用作鋰電負極材料的話，需要獨立的上下游產(chǎn)業(yè)鏈、昂貴的價格還有復雜的工藝，盡管如此，國內(nèi)依然有一些企業(yè)砥礪前行，知名企業(yè)已經(jīng)開始布局石墨烯產(chǎn)業(yè)。

　　性能穩(wěn)定的中間相碳微球

　　中間相碳微球具有高度有序的層面堆積結構，是典型的軟碳，石墨化程度較高，結構穩(wěn)定，電化學性能優(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、動力工具上具有明顯的優(yōu)勢。此外，它的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性決定了它不易發(fā)生化學反應，使用在鋰電池包上加大了安全保證。但是其制作成本高，工藝復雜且容易被替代，因此中間相碳微球產(chǎn)銷一直處于穩(wěn)定地位，沒有被過多的發(fā)展。

　　“新大陸”硅碳復合材料

　　硅負極材料理論容量比達到4200mAh/g以上，遠高于石墨類負極(372mAh/g)。但硅負極材料卻存在天然的缺陷，即鋰嵌入到硅的晶胞內(nèi)，會導致硅材料發(fā)生嚴重的膨脹，造成容量迅速下降，為了克服硅負極材料的這些缺點，科學家將硅負極和石墨材料結合在一起，硅碳復合材料由此而生，并被稱為“鋰電負極材料的新大陸”。但現(xiàn)在用硅碳復合材料來提升電池能量密度的方式已是業(yè)界公認的方向之一。

　　四種負極材料雖各有千秋。但就目前的負極材料市場看來，石墨烯未來的發(fā)展捉摸不定。而近年來一直處于消費首位的人工石墨，也面臨著高性能的硅碳復合材料的挑戰(zhàn)，世界新能源汽車市場的領頭者特斯拉對硅碳復合材料的使用，必定會掀起一陣硅碳復合材料的熱潮。而一直處于穩(wěn)定地位的中間相碳微球，未來則不會產(chǎn)生太大的波動。

　　好啦，四種負極材料壓根就別想分出勝負，因為他們在性能上各有優(yōu)勢，未來鋰電池包負極材料市場或將重新洗牌。

　　隨著鋰電池包在各領域的應用日趨廣泛，尤其是在電動汽車、新能源、軍事等領域逐步推廣，各國以及各大企業(yè)紛紛加大研發(fā)力度。材料技術不斷完善與鋰電池研發(fā)加速融合，2018年鋰電池包行業(yè)涌現(xiàn)出多項新技術和新產(chǎn)品，喙頭十足。我們就等著看吧。