锂离子电池作为一种新型能源的典型**,有十分明显的优势,它不仅具有能量密度大、无记忆效应、循环寿命长等特点,而且污染小,符合环保要求,已广泛应用于人们的日常生活中,如便携式电子产品、电动汽车、航空航天、储能等领域,成为全球经济发展的一个新热点。
锂离子电池的未来发展方向是高比容量、高充放电效率、高循环性能、高倍率、高安全性和低成本。高容量的主要途径是使用克容量更高的正、负极材料。目前,负极材料主要以石墨类材料为主,制程工艺相对成熟,但受结构特性制约,石墨负极材料克容量逐渐趋于极限值,倍率性能也已不能满足下游产品对电芯日益增长的性能要求;新兴硅负极的体积膨胀及循环稳定性差的问题也未得到有效解决,严重制约了其实际应用,短期内也很难有质的改善。寻找性能更为优良的碳负极材料仍然是锂离子电池研究的重要课题。资源丰富、价格低廉,与电解质溶剂相容性好的新型负极材料将成为未来行业的发力点。
可以满足电动车锂电池大功率充放电的要求。北京原装进口硬碳
锂电池硬碳负极材料在新能源车领域的应用
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。
负极材料是决定锂离子电池性能的关键因素之一,目前商业化锂离子电池采用的负极材料主要包括:1、石墨类碳材料,分为天然石墨、人造石墨;2、无序碳材料,包括硬碳和软碳;3、钛酸锂材料;4、硅基材料,主要分为碳包覆氧化亚硅复合材料、纳米硅碳复合材料、无定形硅合金。
杭州进口硬碳硬碳是高分子聚合物的热解碳,这类碳在3000℃的高温也难以石墨化。
锂离子电池的负极是由负极活性物质碳材料或非碳材料、粘合剂和添加剂混合制成糊状胶合剂均匀涂抹在铜箔两侧,经干燥、滚压而成。负极材料是锂离子电池储存锂的主体,使锂离子在充放电过程中嵌入与脱出。锂电池充电时,正极中锂原子电离成锂离子和电子,并且锂离子向负极运动与电子合成锂原子。放电时,锂原子从石墨晶体内负极表面电离成锂离子和电子,并在正极处合成锂原子。
锂电负极**产品突破10万元/吨,中端产品价位在7-8万元/吨,低端产品徘徊于3-4万元/吨,价格涨幅比较高达40%。
根据产品类型和工艺的不同,每款锂电负极材料涨价水平差异很大。比如针状焦类人造石墨涨幅在1-2万元/吨,石油焦类人造石墨涨幅在1800-2000元/吨,天然石墨涨幅在3000-4000元/吨。
锂电负极材料一反过去几年降价常态,呈现涨价的原因是多方面的,一方面是原材料及石墨化加工价格上涨,由于国家环保督查小组对石墨化工厂进行严格管控,不少企业被强制关停,负极材料企业的石墨化加工费上涨4000-5000元/吨。
硬碳改性的方法主要包括:
1.无机材料包覆硬碳改性,向碳材料中掺杂非金属元素B、Si、P、N、S等均可使硬碳材料的嵌锂特性发生明显改变,降低不可逆容量;
2.化学气相沉淀法(CVD法)包覆硬碳改性,目前CVD法可以使可逆循环容量保持在理论值的70%左右。对CVD法各参数的优化可以使硬碳可逆容量进一步增大。
目前已有不少HEV动力锂电池企业在采用硬碳作为负极材料。如本田(Honda)推出的思域HEV,由BlueEnergy(本田与GS汤浅合资组建的HEV锂电池企业)提供的动力锂电池。采用的正负极材料分别是NCM三元材料和硬碳材料。日产风雅HEV锂电池采用的也是硬碳负极材料。
造成锂、钠、钾离子的损耗,增大了不可逆容量,降低了***效率。
硬碳材料而言,此测试体系并不能完全展示出硬碳材料的特性。这是由于硬碳材料一半以上的容量是来自低电压的平台部分(~0。05Vvs。Na+/Na),在钠离子嵌入(放电)过程中,尤其是高电流条件下,钠金属上的过电位会造成钠离子嵌入的提前结束,从而造成其在高电流下较低的容量。这就可能掩盖了硬碳自身可能具有较高的倍率性能。因此,纪教授团队采用三电极测试体系对硬碳材料的倍率性能进行了评价,并发现在1C(250mA/g)的电流下,容量由传统半电池中的118mAh/g提高到186mAh/g。
无记忆效应等众多优点。连云港硬碳诚信企业
硬碳可逆比容量比石墨高,一般为500-700 mAh/g。北京原装进口硬碳
锂电池硬碳负极材料的倍率性能被低估
科研思路分析
1.半电池在钠离子电池电极材料的评价中,并未受到过多的质疑。而本研究指出了半电池体系在对钠离子电池电极材料,尤其是对于硬碳材料评价中的天然缺点。这一发现对未来硬碳材料在钠离子电池中的研究具有指导意义。更为重要的是,该研究揭示了硬碳材料自身的高倍率性能,必将促进其未来的商业化。
2.对于硬碳材料在钠离子电池中的低倍率性能几乎达成共识,并认为这是由材料自身的结构决定的。学术界采用半电池体系对电极材料进行评价,该方法在硬碳材料的评价上并未受到质疑。然而,我们在前期对于钠离子电池的一些研究中发现,在半电池体系中,钠片作为对电极在高电流下的极化现象。考虑到硬碳材料接近钠金属标准氧化电位的低电压充放电平台,我们假想半电池中钠片的过电位会掩盖硬碳材料的高倍率性能。因此,我们采用了三电极体系对硬碳材料进行了评价。
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