介紹鋰電池包6大新材料
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-10-21 19:03
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1、鈦酸鋰
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)對(duì)鈦酸鋰的研發(fā)熱情較高。
鈦酸鋰的優(yōu)勢(shì)主要有：
循環(huán)壽命長(zhǎng)，屬于零應(yīng)變材料，不生成傳統(tǒng)意義的SEI膜;
安全性高，其插鋰電位高，不生成枝晶，且在充放電時(shí)，熱穩(wěn)定性極高;
可快速充電。
劣勢(shì)：目前限制鈦酸鋰使用的主要因素是價(jià)格太高，高于傳統(tǒng)石墨，另外鈦酸鋰的克容量很低，為170mAh/g左右。只有通過改善生產(chǎn)工藝，降低制作成本后，鈦酸鋰的長(zhǎng)循環(huán)壽命、快充等優(yōu)勢(shì)才能發(fā)揮作用。結(jié)合市場(chǎng)及技術(shù)，鈦酸鋰比較適合用于對(duì)空間沒有要求的大巴和儲(chǔ)能領(lǐng)域。
2、石墨烯
優(yōu)勢(shì)：石墨烯自2010年獲得諾獎(jiǎng)以來(lái)，廣受全球關(guān)注，特別在中國(guó)。國(guó)內(nèi)掀起了一股石墨烯研發(fā)熱潮，其具諸多優(yōu)良性能，如透光性好，導(dǎo)電性能優(yōu)異、導(dǎo)熱性較高，機(jī)械強(qiáng)度高。
作為正負(fù)極添加劑，可提高鋰電池包的穩(wěn)定性、延長(zhǎng)循環(huán)壽命、增加內(nèi)部導(dǎo)電性能。
劣勢(shì)：鑒于石墨烯當(dāng)前的批量生產(chǎn)工藝不成熟、價(jià)格高昂、性能不穩(wěn)定，石墨烯將率先作為正負(fù)極添加劑在鋰電池包中使用。
3、硅碳復(fù)合負(fù)極材料
優(yōu)勢(shì)：硅碳復(fù)合材料作為未來(lái)負(fù)極材料的一種，其理論克容量約為4200mAh/g以上,比石墨類負(fù)極的372mAh/g高出了10倍有余，其產(chǎn)業(yè)化后，將大大提升電池的容量。
劣勢(shì)：充放電過程中，體積膨脹可達(dá)300%，這會(huì)導(dǎo)致硅材料顆粒粉化，造成材料容量損失。同時(shí)吸液能力差。循環(huán)壽命差。目前正在通過硅粉納米化，硅碳包覆、摻雜等手段解決以上問題，且部分企業(yè)已經(jīng)取得了一定進(jìn)展。
4、富鋰錳基正極材料
高容量是鋰電池包的發(fā)展方向之一，但當(dāng)前的正極材料中磷酸鐵鋰的能量密度為580Wh/kg,鎳鈷錳酸鋰的能量密度為750Wh/kg，都偏低。富鋰錳基的理論能量密度可達(dá)到900Wh/kg，成為研發(fā)熱點(diǎn)。
富鋰錳基作為正極材料的優(yōu)勢(shì)有：能量密度高、主要原材料豐富。
劣勢(shì)：首次放電效率很低、材料在循環(huán)過程析氧，帶來(lái)安全隱患、循環(huán)壽命很差、倍率性能偏低。但潛力巨大。
5、涂覆隔膜
隔膜對(duì)鋰電池包的安全性至關(guān)重要，這要求隔膜具有良好的電化學(xué)和熱穩(wěn)定性，以及反復(fù)充放電過程中對(duì)電解液保持高度浸潤(rùn)性。
涂覆隔膜的作用是：
提高隔膜耐熱收縮性，防止隔膜收縮造成大面積短路;
涂覆材料熱傳導(dǎo)率低，防止電池中的某些熱失控點(diǎn)擴(kuò)大形成整體熱失控。
6、碳納米管
碳納米管自身具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能，同時(shí)由于其脫嵌鋰時(shí)深度小、行程短，作為負(fù)極材料在大倍率充放電時(shí)極化作用較小，可提高鋰電池的大倍率充放電性能。利用其獨(dú)特的中空結(jié)構(gòu)、高導(dǎo)電性及大比表面積等優(yōu)點(diǎn)作為載體改善其他負(fù)極材料的電性能。
缺點(diǎn)：碳納米管直接作為鋰電池包負(fù)極材料時(shí)，會(huì)存在不可逆容量高、電壓滯后及放電平臺(tái)不明顯等問題。
