鋰電池有哪些部分組成？它對負極材料有哪些要求？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-06-09 23:44
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鋰電池主要由正極、負極、電解液和隔膜等部分組成，其中負極材料的選擇會直接關系到電池的能量密度。我國在鋰離子電池負極材料產(chǎn)業(yè)化方面具有一定的優(yōu)勢，國內(nèi)電池產(chǎn)業(yè)鏈從原料的開采、電極材料的生產(chǎn)、電池的制造和回收等環(huán)節(jié)比較齊整。
鋰電池對負極材料的要求
負極材料作為鋰電池的核心部件，在應用時通常需要滿足以下條件：
①嵌鋰電位低且平穩(wěn)，以保證較高的輸出電壓；
②允許較多的鋰離子可逆脫嵌，比容量較高；
③在充放電過程中結構相對穩(wěn)定，具有較長的循環(huán)壽命；
④較高的電子電導率、離子電導率和低的電荷轉移電阻，以保證較小的電壓極化和良好的倍率性能；
⑤能夠與電解液形成穩(wěn)定的固體電解質(zhì)膜，保證較高的庫侖效率；
⑥制備工藝簡單，易于產(chǎn)業(yè)化，價格便宜；
⑦環(huán)境友好，在鋰電池材料的生產(chǎn)和實際使用過程中不會對環(huán)境造成嚴重污染；
⑧資源豐富等。
鋰電池負極材料行業(yè)解讀
動力鋰電池的性能優(yōu)化需要依托于負極材料技術的創(chuàng)新突破，因此高性能負極材料的研究成為當前鋰離子動力電池最為活躍的板塊之一。鋰電池負極材料目前處于鋰離子電池產(chǎn)業(yè)中最關鍵的環(huán)節(jié)。按鋰離子電池成本比例，負極材料占比鋰電池總成本的25%～28%。
現(xiàn)階段，鋰離子電池負極材料主要有碳材料、過渡金屬的氧化物、合金材料、硅材料及其他含硅材料，含鋰的過渡金屬的氮化物以及鈦酸鋰材料。各種材料的比容量和性質(zhì)又各不相同。
1.碳材料
碳材料負極是一個總稱，一般可分為5大類：石墨、硬炭、軟炭、碳納米管和石墨烯。石墨又可分為人造石墨、天然石墨、中間相炭微球。
2.天然石墨負極
天然石墨負極由天然石墨加工而成，國內(nèi)石墨資源儲量和產(chǎn)量豐富，開采成本較低。天然石墨具有比較完整的石墨片層結構和很高的石墨化度，適合鋰離子在其中脫嵌和穿梭。
3.人造石墨負極
目前，鋰電池已經(jīng)成為了新能源汽車的主要能量裝置之一，新能源汽車快速發(fā)展將推動鋰離子電池的市場規(guī)?？焖贁U大。目前鋰電池負極材料的行業(yè)集中度非常高，主要集中在中國與日本。
鋰電池材料總體存在中低端產(chǎn)能過剩與高端產(chǎn)品供不應求的現(xiàn)狀。其中，正極材料、負極材料和電解液都已逐步自給，由于負極材料和電解液的技術壁壘相對較低，中國企業(yè)的成本優(yōu)勢明顯在全球范圍內(nèi)擁有較強的競爭力。
鋰電池對負極材料的要求
負極材料作為鋰電池的核心部件，在應用時通常需要滿足以下條件：
①嵌鋰電位低且平穩(wěn)，以保證較高的輸出電壓；
②允許較多的鋰離子可逆脫嵌，比容量較高；
③在充放電過程中結構相對穩(wěn)定，具有較長的循環(huán)壽命；
④較高的電子電導率、離子電導率和低的電荷轉移電阻，以保證較小的電壓極化和良好的倍率性能；
⑤能夠與電解液形成穩(wěn)定的固體電解質(zhì)膜，保證較高的庫侖效率；
⑥制備工藝簡單，易于產(chǎn)業(yè)化，價格便宜；
⑦環(huán)境友好，在鋰電池材料的生產(chǎn)和實際使用過程中不會對環(huán)境造成嚴重污染；
⑧資源豐富等。
鋰電池負極材料行業(yè)解讀
動力鋰電池的性能優(yōu)化需要依托于負極材料技術的創(chuàng)新突破，因此高性能負極材料的研究成為當前鋰離子動力電池最為活躍的板塊之一。鋰電池負極材料目前處于鋰離子電池產(chǎn)業(yè)中最關鍵的環(huán)節(jié)。按鋰離子電池成本比例，負極材料占比鋰電池總成本的25%～28%。
現(xiàn)階段，鋰離子電池負極材料主要有碳材料、過渡金屬的氧化物、合金材料、硅材料及其他含硅材料，含鋰的過渡金屬的氮化物以及鈦酸鋰材料。各種材料的比容量和性質(zhì)又各不相同。
1.碳材料
碳材料負極是一個總稱，一般可分為5大類：石墨、硬炭、軟炭、碳納米管和石墨烯。石墨又可分為人造石墨、天然石墨、中間相炭微球。
2.天然石墨負極
天然石墨負極由天然石墨加工而成，國內(nèi)石墨資源儲量和產(chǎn)量豐富，開采成本較低。天然石墨具有比較完整的石墨片層結構和很高的石墨化度，適合鋰離子在其中脫嵌和穿梭。
3.人造石墨負極
目前，鋰電池已經(jīng)成為了新能源汽車的主要能量裝置之一，新能源汽車快速發(fā)展將推動鋰離子電池的市場規(guī)?？焖贁U大。目前鋰電池負極材料的行業(yè)集中度非常高，主要集中在中國與日本。
鋰電池材料總體存在中低端產(chǎn)能過剩與高端產(chǎn)品供不應求的現(xiàn)狀。其中，正極材料、負極材料和電解液都已逐步自給，由于負極材料和電解液的技術壁壘相對較低，中國企業(yè)的成本優(yōu)勢明顯在全球范圍內(nèi)擁有較強的競爭力。
