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关于聚合物锂电池中的负材料详解

来源:云更新 时间:2021-07-02 09:19:29 浏览次数:

负资料   一、负资料类型 聚合物锂电池的负是由负活性物质碳资料或非碳资料、粘合剂跟增加剂混淆制成糊状胶合剂均匀涂抹在铜箔两侧,经干燥、滚压而成。负资料是聚合物锂电池贮存锂的主体,使锂离子在充放电进程......

负资料   一、负资料类型 聚合物锂电池的负是由负活性物质碳资料或非碳资料、粘合剂跟增加剂混淆制成糊状胶合剂均匀涂抹在铜箔两侧,经干燥、滚压而成。负资料是聚合物锂电池贮存锂的主体,使锂离子在充放电进程中嵌入与脱出。聚合物锂电池充电时,正中锂原子电离成锂离子跟电子,并且锂离子向负活动与电子合成锂原子。放电时,锂原子从石墨晶体内负名义电离成锂离子跟电子,并在正处合成锂原子。 负资料重要影响聚合物锂电池的效力、轮回机能等,负资料的机能也直接影响聚合物锂电池的机能,负资料占聚合物锂电池总本钱5~15%左右。负资料品种上,包含碳系负、非碳性负。从技巧角度来看,将来聚合物锂电池负资料将会显现出多样性的特点。随着技巧的进步,目前的聚合物锂电池负资料已经从单一的人造石墨发展到了天然石墨、旁边相碳微球、人造石墨为主,软碳/硬碳、无定形碳、钛酸锂、硅碳合金等多种负资料共存的局面。 

  二、负资料的技巧类型 负资料重要分为以下三类:碳资料(石墨类)、金属氧化物资料以及合金资料,具体的各子类情况如下图所示。好的负资料应当满意如下请求:比能量高、锂电的电电势低;充放电反应可逆性好;与电解液跟粘结剂的兼容性好;比名义积小(2.0g/cm3);嵌锂进程中尺寸跟机械牢固性好;资源丰富、价格低廉;在空气中牢固、无毒副作用等。  当前重要利用的负资料是天然石墨跟人造石墨,其中天然石墨重要利用在 3C 范畴,而人造石墨重要利用在能源范畴。传统石墨资料的能量密度上限在 372 mAh/g,较当前正资料的能量密度还有相称的裕量。受将来能量密度以及能源电池高倍率放电的请求,只管价格昂贵或技巧尚不成熟,旁边相碳微球(MCMB)、钛酸锂以及硅基负荷资料等负资料逐步进入到了对机能请求较且较高的电池负资料利用中去。具体这多少种负与天然石墨及人造石墨资料的特点以及优毛病比较如下表所示。  

  三、市场状况 (一)产品结构 现阶段,石墨资料是负资料的主流,将来石墨烯、钛酸锂、硅碳复合资料将来其良好发展前景。2015年寰球聚合物锂电池负资料花费结来看,天然石墨、人造石墨、旁边相炭碳微球及钛酸锂、软碳与硬碳、非碳资料占比分辨为55.0%、 35.0%、7.4%、1.7%、0.8%,中国聚合物锂电池负资料花费结来看,天然石墨、人造石墨、旁边相碳微球跟钛酸锂占比分辨为36%、53%、11%。  (二)负资料年产量 高工产研锂电研究所(GGII)调研显示,2016年中国负资料产量12.25万吨,同比增加68.27%。当前的增速重要因为:1)国内能源电池产量同比增加超过 200%,带动负资料的须要;2)中国数码市场增速虽放缓,但仍小幅增加;3)以贝特瑞为代表的企业坚持一定比例的出口,虽整体出口占比降落,但总量增加。  

  四、发展趋势 (一)总体显现化趋势 受能源电池带动,2016 年国内负资料的须要增加快的是人造石墨,因为天然石墨重要应用数码产品及笔记本电脑上,人造石墨重要用在能源范畴,再而人造石墨的均价高于天然石墨。此外,因为能源锂电对高倍率放电下的牢固性请求很高,负资料家族中又呈现出旁边相碳微球(MCMB)、钛酸锂以及锡基硅基等资料,这些资料的造价远高于天然石墨跟人造石墨。因此随着能源锂电将来的放量,锂电负资料将来将显现出一个化的趋势。聚合物锂电池负将向着高能量密度、高倍率机能、高轮回机能等方向发展,传统的天然石墨或是人造石墨将无奈满意,这所有与针对各类资料的改性研究分不开。 对石墨类负,重要致力于解决石墨资料名义包笼罩性,增加与电解液的相容性,减少不可逆容量、增加倍率机能等;对氧化物负钛酸锂,重要研究如何对其进行掺杂,进步电子、离子的传导性;对硅基锡基氧化物负,轮回的牢固性始终是资料改性研究的重点。 (二)高能量密度趋势 作为聚合物锂电池四大要害资料之一,负资料决定了聚合物锂电池的机能,如充放电效力、轮回寿命等等。通例石墨负资料的倍率机能已经难以满意聚合物锂电池下游产品的须要。在能源电池方面,碳酸锂可能是新的发展方向;在花费类电子产品方面,须要进步电池的能量密度,以硅-碳(Si-C)复合资料为代表的新型高容量负资料是将来发展趋势。