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鋰電負(fù)極材料研究方向,鋰離子電池石墨負(fù)極材料工藝

來(lái)源:存能電氣  日期:2019-11-20 14:48  瀏覽量:

  鋰電負(fù)極材料研究方向,鋰離子電池石墨負(fù)極材料工藝。在鋰電池四大材料中,負(fù)極材料的技術(shù)相對(duì)最成熟。通過(guò)對(duì)目前商用鋰離子電池碳負(fù)極材料行業(yè)以及其他非碳負(fù)極材料研究情況的調(diào)查分析,我們認(rèn)為,在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi),以石墨為代表的碳負(fù)極材料仍將牢牢占據(jù)鋰離子電池負(fù)極材料市場(chǎng)。

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  鋰電負(fù)極材料研究方向

  負(fù)極材料有克容量、倍率性能、循環(huán)壽命、首次效率、壓實(shí)密度、膨脹、比表面積等多項(xiàng)性能指標(biāo),且難以兼顧,如大顆粒的壓實(shí)密度好、克容量高,但倍率性能不好;小顆粒反之。負(fù)極制造商需要通過(guò)優(yōu)化生產(chǎn)工藝,提高材料的整體、綜合性能。

  負(fù)極材料作為鋰電池關(guān)鍵材料之一,在電芯成本中的占比為10%。新能源汽車及動(dòng)力鋰電池市場(chǎng)的持續(xù)高速增長(zhǎng),帶動(dòng)鋰電池負(fù)極材料產(chǎn)量持續(xù)走高。

  據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示,2018年全球負(fù)極材料需求量達(dá)17萬(wàn)噸,其中動(dòng)力電池需求量超過(guò)消費(fèi)電池需求量,達(dá)7.5萬(wàn)噸,占比為44%。預(yù)計(jì)到2020年全球負(fù)極材料市場(chǎng)需求量將超過(guò)30萬(wàn)噸,其中動(dòng)力電池用負(fù)極材料需求將超過(guò)18.3萬(wàn)噸,占比高達(dá)61%。

  新興負(fù)極材料的研發(fā)成為提升鋰電池能量密度的重要方向。日前開發(fā)出使用硅酮作為鋰電池材料的技術(shù),電量?jī)?chǔ)存能力為碳素材料的10倍,我國(guó)有多家公司在進(jìn)行用鈦酸鋰作為鋰電負(fù)極材料的研究,也相應(yīng)提高了鋰電池循環(huán)壽命和高低溫性能。

  電池容量的突破點(diǎn)往往就在材料上,因鋰離子動(dòng)力電池對(duì)性能要求不斷提升,高容量、高安全、穩(wěn)定性好、價(jià)格低廉的負(fù)極材料成為研究討論的熱點(diǎn)。從負(fù)極材料看,現(xiàn)在碳負(fù)極材料達(dá)到360mAh/g,提升的空間很小。在這種背景下,大容量新興負(fù)極材料應(yīng)運(yùn)而生。

  鋰離子電池石墨負(fù)極材料工藝

  石墨類材料之一天然石墨具有比容量高、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn),在商用負(fù)極材料領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,但同時(shí)其存在與電解液相容性差,首次不可逆容量較大、充放電倍率性能差、循環(huán)性能較差等缺點(diǎn),直接影響其在長(zhǎng)循環(huán)壽命,高倍率性能類鋰離子電池中的應(yīng)用。

  石墨負(fù)極的比表面對(duì)于其庫(kù)倫效率和長(zhǎng)期循環(huán)的穩(wěn)定性具有至關(guān)重要的影響,比表面更小的材料能夠減少電解液的分解,從而提升電池的首次庫(kù)倫效率和長(zhǎng)期循環(huán)的穩(wěn)定性,因此對(duì)于對(duì)壽命特性要求較高的鋰離子電池應(yīng)該選擇比表面積較小的石墨材料。

  工藝步驟

  1、將石墨與粘合劑的混合物進(jìn)行加熱捏合

  2、熱等靜壓成型

  3、炭化處理

  4、石墨化處理

  5、粉碎分級(jí)

  所述的熱等靜壓成型的溫度為500~1000℃,壓力為50~100MPa。

  隨著鋰離子電池應(yīng)用場(chǎng)景和市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大,負(fù)極材料未來(lái)將向著高容量密度、低成本、長(zhǎng)循環(huán)方向發(fā)展?,F(xiàn)在全球鋰離子電池制造業(yè)正在向中國(guó)轉(zhuǎn)移和傾斜,我國(guó)相對(duì)應(yīng)的鋰電池負(fù)極材料產(chǎn)能所占的比重將得到進(jìn)一步提升,品種也將更加豐富和多元化。

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