硬碳具有高容量,优异的倍率特性和良好的低温性能,成为电动车电池相当有潜力的负极材料.综述了硬碳材料的研究和应用进展,指出任意堆积的石墨烯层结构决定了硬碳材料的性能;原材料和制备工艺会影响硬碳材料的规模化生产质量和应用,随着电动汽车产业的兴起和硬碳材料应用的增长,其相关应用研究将成为热点。
为了适应新能源车的发展,快速充电和大倍率放电的锂离子动力电池成为研究和开发的热点,其中电池正负极活性物质材料的选择尤为重要。目前,锂离子电池的负极材料主要是石墨,原因在于其导电性好,可逆比容量可达300mAVg以上,但石墨材料的结构稳定性差,与电解液的相容性差且由于其有序层状结构中的扩散速度慢,导致该材料不能大倍率地充放电,因而研究人员开始关注硬碳材料的开发。
硬碳是难以石墨化的碳,为高分子聚合物的热解碳,它具有相互交错的层状结构可以从各个角度嵌入和脱出,**提高了充放电的速度,其低温性能也较石墨材料有明显的改善.而且硬碳材料往往具有高的可逆比容量,因此硬碳材料更适用于汽车动力电池的负极材料。 高功率、低温性能优越,性价比高,可采用水性粘结剂。官方授权经销硬碳供货厂
那在我国,都有哪些锂电负极的企业呢?储能头条收录了整理了12家负极材料企业,详细内容如下:
8、东莞市凯金新能源科技股份有限公司东莞市凯金新能源成立于2012年03月,主要产品以人造石墨为主,少量天然石墨。现有产能8000吨,主要客户CATL、天津力神、江苏天鹏、鹏辉能源等。2016年负极材料销售5990.8吨,收入2.17亿元;2017年上半年销售收入约1.24亿元,净利润1001.2万元。
9、天津锦美碳材科技发展有限公司天津锦美碳材创立于1998年,主要产品有细结构高纯石墨、细结构石墨、中粗结构石墨、各向同性石墨等。现有产能8000吨,主要客户有鹏辉能源、天能集团、捷威动力等,2017年上半年产量约为1500吨。
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中国的杉杉科技等企业也在积极开发用于HEV的硬碳负极材料产品并有所成就。据杉杉科技介绍,其硬碳材料产品(HCP)采用推荐的沥青原料,与添加剂混合进行交联处理等工序,前驱体经高温炭化制得具有难石墨化性的硬碳材料。反应机理是:对多组分的沥青芳烃混合物进行交联处理,低分子的芳烃在热化学反应条件下,连接成高分子的稠环聚合体,进一步碳化促进了细孔发达,得到碳平面网格结构的硬碳材料。
技术在线2012年01月31日报道,日本住友电木开发出了用于高输出用途锂离子充电电池负极的硬碳材料(见图2)。该硬碳属于耐热性和阻燃性都很高的苯酚树脂类材料,已经被HEV动力锂电池厂商所采用,将从2012年春季开始在住友电木的子公司秋田住友电木量产。住友电木此次开发的硬碳的晶粒特点是:粒径为数μm,结晶间距离约为4埃(4×10-10m),大于石墨的约3.4埃。凝固后作为负极使用时,便于锂离子进出,在-20℃的低温环境下与石墨相比可将单元电阻降低20~30%。之前,我们并没有听说住友电木在开发负极材料市场,这是一个野心勃勃的新进者。
锂电池硬碳负极材料制成的锂电池具有高电压、高能量、循环寿命长、无记忆效应等众多优点,已经在消费电子、电动工具、医疗电子等领域获得了广泛应用。在纯电动汽车、混合动力汽车、电动自行车、轨道交通、航空航天、船舶舰艇等交通领域逐步获得推广。同时,锂离子电池在大规模可再生能源接入、电网调峰调频、分布式储能、家庭储能、数据中心备用电源、通讯基站、工业节能、绿色建筑等能源领域也显示了较好的应用前景。
负极指电源中电位(电势)较低的一端。在原电池中,是指起氧化作用的电极,电池反应中写在左边。从物理角度来看,是电路中电子流出的一极。而负极材料,则是指电池中构成负极的原料,目前常见的负极材料有碳负极材料、锡基负极材料、含锂过渡金属氮化物负极材料、合金类负极材料和纳米级负极材料。
有利于锂的嵌入而不会引起结构***膨胀,具有很好的充放电循环性能。
锂离子电池近年广泛应用于电子便携设备和电动汽车,面临着严峻的过度消耗,短缺的锂资源现状不容乐观。钠离子电池的崛起在一定程度上可缓解这类问题,由于钠的资源储量十分丰富,同时其氧化还原电位较低,*比锂的氧化还原电位高0.3V。目前,钠离子电池正极材料如层状金属氧化物和聚阴离子类材料发展迅速,能量密度上甚至能够匹及锂离子电池。因而,开发适宜的负极材料才是钠离子电池产业化发展的关键技术。碳基材料是目前相当有发展前景的钠离子电池负极材料之一,其价格低廉、合成工艺简单且易于回收。
有着硬碳本身的优越性能外,还具有性价比高,耐吸湿性高(易操作)的特点。青岛硬碳技术指导
硬炭材料有其独特的优势。硬碳的微孔结构有利于锂离子的运动,可以快出快充,对功率型应用十分有利。官方授权经销硬碳供货厂
硬碳负极材料
硬碳是指难石墨化碳,是高分子聚合物的热解碳。将具有特殊结构的交联树脂在1000'C左右熟解可得硬碳。这类碳在2500-C以上的高温也难以石墨化,常见的硬碳有树脂碳(如酚醛树脂、环氧树脂和聚糠醇PFA-C等)、有机聚合物热解碳(如PFA、PVC、PVDF和PAN等〉和炭黑(乙快黑)等*研究发现,硬碳材料均具有很高的可逆比容量(一般为500〜700mAh/g)。其中,聚糠醇树脂碳PFA-C其容量可达到400mAh/g,日本索尼公司已用作锂离子电池负极材料;含硫聚合物热解所得硬碳的比容量为500mAh/g,聚苯酚热解所得硬碳的比容量为580mAh/g;沥青、PVC、聚对苯撑(PPP)和环氧酚醛树脂热解所得硬碳的比容量均大于700mAh/gW。
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