介紹鋰電池三元負(fù)極材料的種類(lèi)
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-10-08 12:38
點(diǎn)擊量：次
1、鈦酸鋰負(fù)極材料：鈦酸鋰作為“零張力”材料，使鋰電池壽命大大延長(zhǎng)，充放電循環(huán)可達(dá)數(shù)千次以上。例如傳統(tǒng)的太陽(yáng)能路燈用于儲(chǔ)電的鋰電池每?jī)赡昃鸵鼡Q一次，而用鈦酸鋰負(fù)極材料制成的鋰電池使用壽命可達(dá)15年。
但是鈦酸鋰相對(duì)于比容量只有天然石墨等常規(guī)材料的一半，即單個(gè)電池為了達(dá)到相同的容量要比常規(guī)負(fù)極材料多使用一倍質(zhì)量的負(fù)極材料。這會(huì)增大電池的質(zhì)量和體積，在當(dāng)前電池輕量化的背景下，鈦酸鋰的推廣有一定局限性。
2、天然石墨負(fù)極材料：天然石墨導(dǎo)電性好，結(jié)晶度好，具有良好的層狀結(jié)構(gòu)，更適合Li+的嵌入和脫出，并且其礦藏資源豐富、價(jià)格低廉，因此成為當(dāng)前鋰電池主要的負(fù)極材料。
3、人造石墨負(fù)極材料：人造石墨種類(lèi)繁多，生產(chǎn)工藝千差萬(wàn)別。廣義上，一切通過(guò)有機(jī)物炭化再經(jīng)石墨化高溫處理后得到的石墨材料均可統(tǒng)稱(chēng)為人造石墨，如炭(石墨)纖維、熱解炭(石墨)、泡沫石墨等。
而狹義上的人造石墨通常是指以雜質(zhì)含量較低的炭質(zhì)原料(石油焦、瀝青焦等)為骨料、煤瀝青等為粘結(jié)劑，經(jīng)過(guò)配料、混捏、成型、炭化(工業(yè)上稱(chēng)為焙燒)和石墨化等工序制得的塊狀固體材料。其結(jié)構(gòu)與理化性質(zhì)與天然石墨相近，但在動(dòng)力鋰電池負(fù)極材料的使用中，人造石墨的規(guī)整度更好，相對(duì)儲(chǔ)存鋰離子的量更多，且循環(huán)性能優(yōu)良，只是造價(jià)高。
4、硅基負(fù)極材料：硅在常溫下可與鋰合金化，生成Li15Si4相，理論比容量高達(dá)3572mAh/g，遠(yuǎn)高于商業(yè)化石墨理論比容量(372mAh/g)，在地殼元素中儲(chǔ)量豐富(26.4%，第2位)，成本低、環(huán)境友好，因而硅負(fù)極材料一直備受科研人員關(guān)注，是*潛力的下一代鋰離子電池負(fù)極材料之一。
然而，硅在充放電過(guò)程中存在嚴(yán)重的體積膨脹(約300%)，巨大的體積效應(yīng)及較低的電導(dǎo)率限制了硅負(fù)極技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用。為克服這些缺陷，研究者進(jìn)行了大量的嘗試，采用硅碳復(fù)合化技術(shù)，利用“緩沖骨架”補(bǔ)償材料膨脹。目前主要的技術(shù)路徑分為包裹結(jié)構(gòu)和嵌釘扎型兩種。
負(fù)極材料價(jià)格走勢(shì)
近年來(lái)由于新能源汽車(chē)的快速發(fā)展，對(duì)動(dòng)力鋰電池需求飛速提升，全球動(dòng)力電池在鋰電池產(chǎn)量中的占比由2014年的14%快速提升到2015年的28%；而中國(guó)動(dòng)力電池在鋰電池產(chǎn)量中的占比也由2014年的19%快速提升到2015年的36%。
鋰電池產(chǎn)業(yè)可以分為上游的礦產(chǎn)資源、中游的原材料、產(chǎn)品制造與組裝、下游的應(yīng)用三大范疇。在產(chǎn)業(yè)鏈的環(huán)節(jié)中，鋰電池隔膜制造環(huán)節(jié)的毛利率是最高的。負(fù)極材料技術(shù)是最成熟的，兵中石墨系負(fù)極材料仍是主流。
現(xiàn)階段，石墨材料是負(fù)極材料的主流，未來(lái)石墨烯、鈦酸鋰、硅碳復(fù)合材料未來(lái)其良好發(fā)展前景。從2015年全球鋰電池負(fù)極材料消費(fèi)結(jié)極來(lái)看，天然石墨、人造石墨、中間相炭碳微球及鈦酸鋰、軟碳與硬碳、非碳材料占比分別為55.0%、35.0%、7.4%、1.7%、0.8%，中國(guó)鋰電池負(fù)極材料消費(fèi)結(jié)極來(lái)看，天然石墨、人造石墨、中間相碳微球和鈦酸鋰占比分別為36%、53%、11%。
