鋰電池包負(fù)極材料呈現(xiàn)出多樣性,誰更厲害？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-10-29 09:12
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隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，鋰電池包負(fù)極材料呈現(xiàn)出多樣性的特點(diǎn)。目前鋰電池包負(fù)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(fù)極材料共存的局面。
鋰離子電池的負(fù)極是由負(fù)極活性物質(zhì)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(cè)，經(jīng)干燥、滾壓而成。負(fù)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(fù)極材料主要影響鋰電池的首次效率、循環(huán)性能等，負(fù)極材料的性能也直接影響鋰電池的性能，負(fù)極材料占鋰電池總成本5~15%左右。負(fù)極材料種類上，包括碳系負(fù)極、非碳性負(fù)極。從技術(shù)角度來看，未來鋰離子電池負(fù)極材料將會呈現(xiàn)出多樣性的特點(diǎn)。
四種負(fù)極材料對比，誰更厲害?
控制“主場”的石墨
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、工藝簡單、價格便宜，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，人造石墨用于動力電池上占據(jù)一定的優(yōu)勢。
獨(dú)占一方的石墨烯
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)。
行業(yè)內(nèi)關(guān)于石墨烯用作負(fù)極材料的質(zhì)疑也在不斷發(fā)酵，如果將石墨烯用作鋰電負(fù)極材料的話，需要獨(dú)立的上下游產(chǎn)業(yè)鏈、昂貴的價格還有復(fù)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(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、動力工具上具有明顯的優(yōu)勢。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)，使用在鋰電池包上加大了安全保證。但是其制作成本高，工藝復(fù)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(fù)合材料
硅負(fù)極材料理論容量比達(dá)到4200mAh/g以上，遠(yuǎn)高于石墨類負(fù)極(372mAh/g)。但硅負(fù)極材料卻存在天然的缺陷，即鋰嵌入到硅的晶胞內(nèi)，會導(dǎo)致硅材料發(fā)生嚴(yán)重的膨脹，造成容量迅速下降，為了克服硅負(fù)極材料的這些缺點(diǎn)，科學(xué)家將硅負(fù)極和石墨材料結(jié)合在一起，硅碳復(fù)合材料由此而生，并被稱為“鋰電負(fù)極材料的新大陸”。但現(xiàn)在用硅碳復(fù)合材料來提升電池能量密度的方式已是業(yè)界公認(rèn)的方向之一。
四種負(fù)極材料雖各有千秋。但就目前的負(fù)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(fèi)首位的人工石墨，也面臨著高性能的硅碳復(fù)合材料的挑戰(zhàn)，世界新能源汽車市場的領(lǐng)頭者特斯拉對硅碳復(fù)合材料的使用，必定會掀起一陣硅碳復(fù)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(fù)極材料壓根就別想分出勝負(fù)，因?yàn)樗麄冊谛阅苌细饔袃?yōu)勢，未來鋰電池包負(fù)極材料市場或?qū)⒅匦孪磁啤?/div>
