關于鋰離子動力電池負極材料，看專家如何科普！
來源：寶鄂實業(yè)
2019-05-20 17:00
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動力電池負極材料在電池成本中，負極材料約占了5%-15%,是鋰離子電池的重要原材料之一。全球鋰電池負極材料銷量約十余萬噸，未來也會持續(xù)增長。目前，全球鋰電池負極材料仍然以天然/人造石墨為主，新型負極材料如中間相炭微球(MCMB)、鈦酸鋰、硅基負極、HC/SC、金屬鋰也在快速增長中。
負極材料，是電池在充電過程中，鋰離子和電子的載體，起著能量的儲存與釋放的作用。在電池成本中，負極材料約占了5%-15%,是鋰離子電池的重要原材料之一。
全球鋰電池負極材料銷量約十余萬噸，產(chǎn)地主要為中國和日本，根據(jù)現(xiàn)階段新能源汽車增長趨勢，對負極材料的需求也將呈現(xiàn)一個持續(xù)增長的狀態(tài)。目前，全球鋰電池負極材料仍然以天然/人造石墨為主，新型負極材料如中間相炭微球(MCMB)、鈦酸鋰、硅基負極、HC/SC、金屬鋰也在快速增長中。
作為鋰離子嵌入的載體，負極材料需滿足以下要求：
鋰離子在負極基體中的插入氧化還原電位盡可能低，接近金屬鋰的電位，從而使電池的輸入電壓高;
在基體中大量的鋰能夠發(fā)生可逆插入和脫嵌以得到高容量;
在插入/脫嵌過程中，負極主體結構沒有或很少發(fā)生變化;
氧化還原電位隨Li的插入脫出變化應該盡可能少，這樣電池的電壓不會發(fā)生顯著變化，可保持較平穩(wěn)的充電和放電;
插入化合物應有較好的的電子電導率和離子電導率，這樣可以減少極化并能進行大電流充放電;
主體材料具有良好的表面結構，能夠與液體電解質(zhì)形成良好的SEI;
插入化合物在整個電壓范圍內(nèi)具有良好的化學穩(wěn)定性，在形成SEI后不與電解質(zhì)等發(fā)生反應;
鋰離子在主體材料中有較大的擴散系數(shù)，便于快速充放電;
從實用角度而言，材料應具有較好的經(jīng)濟性以及對環(huán)境的友好性。
1.鋰離子電池負極材料未來將向著高容量、高能量密度、高倍率性能、高循環(huán)性能等方面發(fā)展。
2.現(xiàn)階段鋰離子動力電池負極材料基本上都是石墨類碳負極材料，對石墨類碳負極材料進行表面包覆改性，增加與電解液的相容性、減少不可逆容量、增加倍率性能也是當下提升的一個重點。
3.負極材料鈦酸鋰，對其進行摻雜，提高電子、離子傳導率是作為現(xiàn)階段一個重要的改進方向。
4.硬碳、軟碳、合金等負極材料，雖然由較高的容量，但是循環(huán)穩(wěn)定性問題還在困擾著我們，對其的改性研究仍在探索改善中，由于市場對高能量密度電芯的需求加速，可能會催促該類材料的研發(fā)和應用。
5.鋰金屬負極，雖然具有很高的能量密度，但是其存在的固有的鋰枝晶等安全問題尚無行之有效的解決辦法，其大規(guī)模的實際應用尚需時日。
負極材料，是電池在充電過程中，鋰離子和電子的載體，起著能量的儲存與釋放的作用。在電池成本中，負極材料約占了5%-15%,是鋰離子電池的重要原材料之一。
全球鋰電池負極材料銷量約十余萬噸，產(chǎn)地主要為中國和日本，根據(jù)現(xiàn)階段新能源汽車增長趨勢，對負極材料的需求也將呈現(xiàn)一個持續(xù)增長的狀態(tài)。目前，全球鋰電池負極材料仍然以天然/人造石墨為主，新型負極材料如中間相炭微球(MCMB)、鈦酸鋰、硅基負極、HC/SC、金屬鋰也在快速增長中。
作為鋰離子嵌入的載體，負極材料需滿足以下要求：
鋰離子在負極基體中的插入氧化還原電位盡可能低，接近金屬鋰的電位，從而使電池的輸入電壓高;
在基體中大量的鋰能夠發(fā)生可逆插入和脫嵌以得到高容量;
在插入/脫嵌過程中，負極主體結構沒有或很少發(fā)生變化;
氧化還原電位隨Li的插入脫出變化應該盡可能少，這樣電池的電壓不會發(fā)生顯著變化，可保持較平穩(wěn)的充電和放電;
插入化合物應有較好的的電子電導率和離子電導率，這樣可以減少極化并能進行大電流充放電;
主體材料具有良好的表面結構，能夠與液體電解質(zhì)形成良好的SEI;
插入化合物在整個電壓范圍內(nèi)具有良好的化學穩(wěn)定性，在形成SEI后不與電解質(zhì)等發(fā)生反應;
鋰離子在主體材料中有較大的擴散系數(shù)，便于快速充放電;
從實用角度而言，材料應具有較好的經(jīng)濟性以及對環(huán)境的友好性。
1.鋰離子電池負極材料未來將向著高容量、高能量密度、高倍率性能、高循環(huán)性能等方面發(fā)展。
2.現(xiàn)階段鋰離子動力電池負極材料基本上都是石墨類碳負極材料，對石墨類碳負極材料進行表面包覆改性，增加與電解液的相容性、減少不可逆容量、增加倍率性能也是當下提升的一個重點。
3.負極材料鈦酸鋰，對其進行摻雜，提高電子、離子傳導率是作為現(xiàn)階段一個重要的改進方向。
4.硬碳、軟碳、合金等負極材料，雖然由較高的容量，但是循環(huán)穩(wěn)定性問題還在困擾著我們，對其的改性研究仍在探索改善中，由于市場對高能量密度電芯的需求加速，可能會催促該類材料的研發(fā)和應用。
5.鋰金屬負極，雖然具有很高的能量密度，但是其存在的固有的鋰枝晶等安全問題尚無行之有效的解決辦法，其大規(guī)模的實際應用尚需時日。
