鋰電池負(fù)極材料有哪些特點(diǎn)你知道嗎？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-09-26 09:12
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鋰電池負(fù)極材料有哪些特點(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(chǎng)所看好，但是至今為止依然停留在“概念化”的階段。如果將石墨烯用作鋰電負(fù)極材料的話(huà)，需要獨(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(jiǎn)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(guò)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(zhǎng)避短，但就目前來(lái)看，人造石墨用于動(dòng)力鋰電池上占據(jù)一定的優(yōu)勢(shì)。
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)，使用在鋰電池上加大了安全保證。
4、硅碳復(fù)合材料
通過(guò)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?，F(xiàn)在，這種用硅碳復(fù)合材料來(lái)提升鋰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
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)極化作用較小，可對(duì)提高鋰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)直接用作鋰電池負(fù)極材料時(shí)，會(huì)存在鋰電池不可逆容量高、首次充放電庫(kù)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(wèn)題。
6、鈦酸鋰
鈦酸鋰(LTO)被認(rèn)為是比碳更安全、壽命更長(zhǎng)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企業(yè)所看好。利用鈦酸鋰做鋰電池負(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產(chǎn)生的氧氣，降低了熱失控的風(fēng)險(xiǎn)，提高了鋰電池的安全性能。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)象的產(chǎn)生，大大降低了鋰電池內(nèi)部發(fā)生短路的風(fēng)險(xiǎn)。其次，鈦酸鋰負(fù)極鋰電池壽命長(zhǎng)。
鋰電池負(fù)極材料把握動(dòng)力電池安全性命脈，在鋰離子電池負(fù)極材料中，除石墨化中間相碳微球(MCMB)、無(wú)定形碳、硅或錫類(lèi)占據(jù)小部分市場(chǎng)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(chǎng)份額。
