作為鋰電池的負(fù)極材料，應(yīng)滿足哪些要求？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-06-14 15:40
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鋰電池主要由正極、負(fù)極、電解液和隔膜等部分組成，其中負(fù)極材料的選擇會(huì)直接關(guān)系到電池的能量密度。我國(guó)在鋰離子電池負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)化方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，國(guó)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(duì)負(fù)極材料的要求
負(fù)極材料作為鋰電池的核心部件，在應(yīng)用時(shí)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(guò)程中結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，具有較長(zhǎng)的循環(huán)壽命；
④較高的電子電導(dǎo)率、離子電導(dǎo)率和低的電荷轉(zhuǎn)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(kù)侖效率；
⑥制備工藝簡(jiǎn)單，易于產(chǎn)業(yè)化，價(jià)格便宜；
⑦環(huán)境友好，在鋰電池材料的生產(chǎn)和實(shí)際使用過(guò)程中不會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染；
⑧資源豐富等。
鋰電池負(fù)極材料行業(yè)解讀
動(dòng)力鋰電池的性能優(yōu)化需要依托于負(fù)極材料技術(shù)的創(chuàng)新突破，因此高性能負(fù)極材料的研究成為當(dāng)前鋰離子動(dòng)力電池最為活躍的板塊之一。鋰電池負(fù)極材料目前處于鋰離子電池產(chǎn)業(yè)中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。按鋰離子電池成本比例，負(fù)極材料占比鋰電池總成本的25%～28%。
現(xiàn)階段，鋰離子電池負(fù)極材料主要有碳材料、過(guò)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(guò)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(fù)極是一個(gè)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(fù)極
天然石墨負(fù)極由天然石墨加工而成，國(guó)內(nèi)石墨資源儲(chǔ)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(jié)構(gòu)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(fù)極
人造石墨負(fù)極為炭材料加工而來(lái),它是將易石墨化的軟炭材料經(jīng)2500℃以上高溫石墨化處理制成,此時(shí)碳材料內(nèi)部二次粒子以隨機(jī)方式進(jìn)行排列,存在大量孔隙結(jié)構(gòu),這有利于電解液的滲透和鋰離子咋負(fù)極中的脫嵌穿梭,因此人造石墨負(fù)極材料能提高和增加鋰離子電池的快速充放電速度和次數(shù)。
4.石墨化中間相炭微球
中間相炭微球(MCMB)微觀結(jié)構(gòu)為球形片層顆粒，具有各項(xiàng)同性，主要是對(duì)煤焦油進(jìn)行特殊處理后獲得的中間相小球體,它經(jīng)2800℃以上高溫石墨化處理得到中間相炭微球負(fù)極材料。
鋰電池對(duì)負(fù)極材料的要求
負(fù)極材料作為鋰電池的核心部件，在應(yīng)用時(shí)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(guò)程中結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，具有較長(zhǎng)的循環(huán)壽命；
④較高的電子電導(dǎo)率、離子電導(dǎo)率和低的電荷轉(zhuǎn)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(kù)侖效率；
⑥制備工藝簡(jiǎn)單，易于產(chǎn)業(yè)化，價(jià)格便宜；
⑦環(huán)境友好，在鋰電池材料的生產(chǎn)和實(shí)際使用過(guò)程中不會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染；
⑧資源豐富等。
鋰電池負(fù)極材料行業(yè)解讀
動(dòng)力鋰電池的性能優(yōu)化需要依托于負(fù)極材料技術(shù)的創(chuàng)新突破，因此高性能負(fù)極材料的研究成為當(dāng)前鋰離子動(dòng)力電池最為活躍的板塊之一。鋰電池負(fù)極材料目前處于鋰離子電池產(chǎn)業(yè)中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。按鋰離子電池成本比例，負(fù)極材料占比鋰電池總成本的25%～28%。
現(xiàn)階段，鋰離子電池負(fù)極材料主要有碳材料、過(guò)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(guò)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(fù)極是一個(gè)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(fù)極
天然石墨負(fù)極由天然石墨加工而成，國(guó)內(nèi)石墨資源儲(chǔ)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(jié)構(gòu)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(fù)極
人造石墨負(fù)極為炭材料加工而來(lái),它是將易石墨化的軟炭材料經(jīng)2500℃以上高溫石墨化處理制成,此時(shí)碳材料內(nèi)部二次粒子以隨機(jī)方式進(jìn)行排列,存在大量孔隙結(jié)構(gòu),這有利于電解液的滲透和鋰離子咋負(fù)極中的脫嵌穿梭,因此人造石墨負(fù)極材料能提高和增加鋰離子電池的快速充放電速度和次數(shù)。
4.石墨化中間相炭微球
中間相炭微球(MCMB)微觀結(jié)構(gòu)為球形片層顆粒，具有各項(xiàng)同性，主要是對(duì)煤焦油進(jìn)行特殊處理后獲得的中間相小球體,它經(jīng)2800℃以上高溫石墨化處理得到中間相炭微球負(fù)極材料。
