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锂电池负极材料发展现状分析

发布时间:2019-02-16 08:55:00  来源:锂电池厂家




当前,对于锂电池负极材料的研究主要集中于碳材料、合金材料钛酸锂以及过渡金属氧化物等等。其中,碳材料是研究者最早投入研究并用在锂电池生产中的负极材料。依据负极材料的结构特性,一般分为三类:石墨,易石墨化碳即软碳,难石墨化碳,即硬碳。因为软碳和石墨所具有的结晶性能较为类似,一般均觉得其比硬碳更为容易插入锂之中,也就是更为容易进行充电,其安全性自然也就更加好。石墨类材料的技术相对来说较为成熟。常规锂电池负极材料主要有天然石墨、天然石墨改性材料、中间相炭微球以及石油焦类人造石墨等,其中中间相炭微球的结构较为特殊,呈现出球形的片层结构,而且表面上较为光滑,其直径介于5m~40m之间,这一材料所具有独特的形貌导致其在比容电量(能够达到330mah/g之上)、安全性能、放电效能及循环寿命(循环次数在2000次之上)等诸多方面具备了明显的优势,然而其成本有待于进一步降低。当前,硬碳材料因为具有首效较低、压实的密度较低、工艺上不够成熟等大量问题,所以尚未进入到大规模的商品化之中,而国内对这一领域尚处在试验阶段之中,有关的文献报道非常少。除了上述碳类负极材料之外,其他的负极材料包括了锡基复合氧化物、碳硅复合材料以及钛酸锂等,其中的钛酸锂是目前重要的研究热点。这种材料是一种嵌入式的化合物,呈现出尖晶石结构,还可嵌入li+.目前,电极理论嵌锂容量的大小是175mah/g.在作为锂动力电池负极材料之时,钛酸锂具备了十分显著的有利条件,不仅循环寿命非常长,而且钛酸锂的体积变化十分小,被称之为零应变材料。钛酸锂与电解液间在界面上不会出现sei膜,而且内阻并不会有增加,其安全性能十分优异,电压平台在1.5v左右,不容易导致金属锂的析出。电压的平台较为稳定,具备了极好的耐过充性能以及耐过放性能。然而,钛酸锂电极电位相对而言比较高,其压实密度与重量比能量相对而言比较低,导致导电性差与大倍率性能需要进一步提升,而产品的一致性与电池的加工性能相对而言也比较差,从而限制了钛酸锂更加广泛的市场化运用。


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