5. 锂电池负极材料未来的发展方向 动力电池 锂电池材料技术.pdf

2018/9/18 【剖析】锂电池负极材料未来的发展方向 数码终端产品的大屏幕化、功能多样化后，对电池的续航提出了新的要求。当前锂电材料克容量较低，不能满足终端对电池日益增长的需求。硅碳复合材 网 料作为未来负极材料的一种，其理论克容量约为4200mAh/g,比石墨类负极的372mAh/g高出了10倍有余，其产业化后，将大大提升电池的容量。 拔 最具潜力的几种锂电池材料 开 1、硅碳复合负极材料 数码终端产品的大屏幕化、功能多样化后，对电池的续航提出了新的要求。当前锂电材料克容量较低，不能满足终端对电池日益增长的需求。 硅碳复合材料作为未来负极材料的一种，其理论克容量约为4200mAh/g,比石墨类负极的372mAh/g高出了10倍有余，其产业化后，将大大提升电池的容 量。目前各大材料厂商纷纷在研发硅碳复合材料，如BTR、革鑫纳米、杉杉、华为、三星等。现在硅碳复合材料存在的主要问题有： 1、充放电时，体积膨胀，吸液能力强；2、循环寿命差。目前正在通过硅粉纳米化，硅碳包覆、掺杂等手段解决以上问题，且部分企业已经取得了一定进 展。 2、钛酸锂 近年来，国内对钛酸锂的研发热情较高，钛酸锂的优势主要有：1、循环寿命长(可达10000次以上)，属于零应变材料(体积变化小于1%)，不生成传统意义 的SEI膜;2、安全性高。其插锂电位高，不生成枝晶，且在充放电时，热稳定性极高;3、可快速充电。 目前限制钛酸锂使用的主要因素是价格太高，高于传统石墨，另外钛酸锂的克容量很低，为170mAh/g左右。只有通过改善生产工艺，降低制作成本后， 钛酸锂的长循环寿命、快充等优势才能发挥作用。结合市场及技术，钛酸锂比较适合用于对空间没有要求的大巴和储能领域。 3、石墨烯 石墨烯自2010年获得诺奖以来，广受全球关注，特别在中国。国内掀起了一股石墨烯研发热潮，其具诸多优良性能，如透光性好，导电性能优异、导热性 较高，机械强度高。石墨烯在锂离子电池中的潜在应用有：1、作负极材料。石墨烯的克容量较高，可逆容量约700mAh/g,高于石墨类负极的容量。另外，石 墨烯良好的导热性能确保其在电池体系中的稳定性，且石墨烯片层间距大于石墨，使锂离子在石墨烯片层间扩散通畅，有利于提高电池功率性能。由于石墨烯 的生产工艺不成熟，结构欠稳定，导致石墨烯作为负极材料仍存在一定问题，如首次放电效率较低，约65%;循环性能较差;价格较高，明显高于传统石墨负极。 2、作为正负极添加剂，可提高锂电池的稳定性、延长循环寿命、增加内部导电性能。 鉴于石墨烯当前的批量生产工艺不成熟、价格高昂、性能不稳定，石墨烯将率先作为正负极添加剂在锂离子电池中使用。 4、富锂锰基正极材料 高容量是锂电池的发展方向之一，但当前的正极材料中磷酸铁锂的能量密度为580Wh/kg,镍钴锰酸锂的能量密度为750Wh/kg，都偏低。富锂锰基的理论 能量密度可达到900Wh/kg，成为研发热点。 /s?__biz=MzI0ODc5NTQ4NQ tempkey=OTc0X1FONUs4bTlBYW5ZTzlPNDljQ1lYTmFEY05BVkJDT1ItSHU2cmEteXRnYUFEUVA5VF9nZUc1Q2lCVVgzS3JlQ1hsd1pleEpYcm9udzNoWD… 1/6 2018/9/18 旺材锂电 - 微信公众平台 富锂锰基作为正极材料的优势有：1、能量密度高;2、主要原材料丰富。由于开发时间较短，目前富锂锰基存在一系列问题：1、首次放电效率很低;2、材 料在循环过程析氧，带来安全隐患;3、循环寿命很差;4、倍率性能偏低。 目前解决这些问题的手段有包覆、酸处理、掺杂、预循环、热处理等。富锂锰基虽然克容量优势明显，潜力巨大，但限于技术进展较慢，其大批量上市还 需时间。 5、动力型镍钴锰酸锂材料 一直以来，动力电池的路线存在很大争议，因此磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料等路线都有被采用。国内动力电池路线以磷酸铁锂为主，但随着特斯拉火爆 全球，其使用的三元材料路线引起了一