鋰離子動力電池的負極材料有哪些特點？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-11-10 22:17
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鋰離子動力電池的負極材料應(yīng)具有高導(dǎo)電性，能容納大量的鋰離子并具有良好的穩(wěn)定性。目前，負極材料多為石墨結(jié)構(gòu)的碳材料，一般由碳材料、粘合劑、助劑等按一定比例混合涂覆在銅箔上，經(jīng)干燥、軋制而成。另外，硅基材料、錫基材料、鈦酸鋰材料等。國內(nèi)鋰離子電池正極材料生產(chǎn)企業(yè)主要有深圳貝雷帽科技有限公司、上海珊珊科技有限公司、江西紫宸科技有限公司、深圳雪雪實業(yè)發(fā)展有限公司、湖南興源科技發(fā)展有限公司、江西正拓新能源科技有限公司等。
1. 主要的負面材料
鋰離子電池的負極材料主要是石墨材料，包括人造石墨、天然石墨、軟/硬碳和中間相碳微球、鈦酸鋰等。所研究的陽極材料包括氧化鈦、錫碳復(fù)合材料、硅復(fù)合材料、碳納米管和石墨。
天然石墨資源豐富，成本低廉，其片狀結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)鋰離子的可逆去包埋。人造石墨的制備技術(shù)是成熟的,形成的孔隙結(jié)構(gòu)的隨機安排二次粒子在制備過程中有利于電解液的滲透和鋰離子的擴散,提高電池的充放電容量和良好的循環(huán)性能,它占據(jù)了一大部分的優(yōu)勢在當前生產(chǎn)負電極。中間相碳微球是一種循環(huán)性能好、電極密度高、容量小、制造成本高的顆粒狀微球。軟碳材料雖然具有很高的容量，但其快速的衰變速度造成了實際應(yīng)用的障礙。硬碳材料制備簡單，循環(huán)壽命長。
高功率來鈦酸鋰負極材料的特性,安全性好,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,可以快速充電和放電,具有良好的循環(huán)性能,高溫和低溫性能優(yōu)良,在鋰離子嵌入或流出的過程中,材料的體積變化小,不與電解液發(fā)生反應(yīng),安全性高,有可能成為新一代鋰離子動力電池陰極材料的主要發(fā)展方向;但成本高，能量密度大，電導(dǎo)率低，技術(shù)不成熟。
碳硅復(fù)合材料可以有效地改善硅負極循環(huán)性能，降低循環(huán)過程中電極的體積膨脹。氧化釩陽極材料具有高能效、優(yōu)異的循環(huán)性能和較低的容量衰減。過渡金屬氧化物負極因其理論容量大而受到越來越多的關(guān)注。但是在放電過程中產(chǎn)生的低密度氧化鋰會導(dǎo)致電極體積的膨脹和電池容量的衰減。Fe3O4 (Fe3O4)因其良好的導(dǎo)電性和循環(huán)穩(wěn)定性，在過渡金屬氧化物陽極材料中受到廣泛關(guān)注。Li3V2(PO4)3陽極材料具有良好的容量穩(wěn)定性和低溫性能。
2. 陽極材料的研究與開發(fā)
目前，對陽極材料的研究主要有埋置型、合金化型和轉(zhuǎn)化型。主要研發(fā)材料有硬碳、軟碳、硅碳;提高過程的成熟度、穩(wěn)定性和效率;目前的研究更多的陽極材料與納米硅和硅合金(主要是解決硅負極材料由于大量變化的容量衰減速度)的問題,金屬氧化物,氧化鐵和氧化鈦)代替石墨,通過涂層或控制材料顆粒大小、形態(tài)、改善其導(dǎo)電性,合金研究主要納米、多組分復(fù)合材料、碳納米管、石墨陽極材料是新在這項研究中,將為鋰離子電池的發(fā)展帶來新的機遇和挑戰(zhàn)。
3.陰極材料的發(fā)展趨勢
(1)石墨負極優(yōu)化
離子摻雜可以有效改善材料的功率特性和循環(huán)穩(wěn)定性，而涂層處理可以有效抑制粒子的生長，提高電子導(dǎo)電性，獲得良好的電化學(xué)性能
(2)納米材料
碳納米管和石墨烯就是其中的代表。分散球形納米結(jié)構(gòu)具有較高的比表面積，可以顯著提高材料的比容量、循環(huán)性能和比性能
