硬碳材料的结构与储锂机理
***不可逆容量较大是阻碍硬碳在锂离子电池上大规模商业化使用的主要原因。XingWeibing等°。〕对从蔗糖制取的硬碳具有较大不可逆容量有以下两方面的解释;(1)锂与电解液反应生成固体电解质(SEI)膜消耗了锂;(2)锂与吸附在硬碳纳米微孔中的杂质反应消耗了锂。锂与电解质的反应是无法避免的,除非两者不直接接触。正是这个电极表面的反应形成了SEI膜,此反应会导致50mAh/g的不可逆容量。而第二个原因通常会导致150mAh/g的不可逆容量。Be'guinF等口口进一步指出,是硬碳表面活性面积(ASA)而不是传统认为的BET比表面积与硬碳不可逆容量呈线性关系。这是因为BET比表面积只是一个由硬碳表面物理吸附氮气量所决定的几何参数。而SEI膜的形成产生的大量热量与表面的活性点数量息息相关。ASA对应的是硬碳表面的各种缺点〈堆积缺点,单个或多个空穴及断层)的累积面积。正是这些缺点吸附了大量锂离子,造成了硬碳过高的不可逆容量。因此,ASA是解释硬碳不可逆容量的通用参数。
硬碳可逆比容量比石墨高,一般为500-700 mAh/g。直销硬碳诚信经营
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。
杭州硬碳型号如何选择硬碳负极具有较高的比容量(350~450mAh/g),这有利于锂电池容量的提高。
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。
采用人造石墨(CAG-3,杉杉科技)和硬碳(LN-0001,日立化成)制作负极片,将石墨(或石墨与硬碳的混合物)、SuperP(导电剂)和PVDF(粘结剂)按照85∶10∶5的质量比称取并放于研钵中,加入NMP(电池级)搅拌并混合均匀,然后涂布于铜箔上压制成极片,放置于真空干燥箱中抽真空干燥6h,烘干后裁成直径12mm的圆片制成电极,对电极为金属锂片,隔膜型号为Celgard2325,制作2032扣式半电池并进行电性能测试。扣式电池电解液配方为EC/DMC/EMC(1∶1∶1)。全电池制备采用复合负极材料,正极使用磷酸铁锂,制作3Ah电池并测试其性能。
1000 ℃左右处理的含单碳层及大量纳米微孔的硬碳, 可逆容量 500 ~ 700mA h/ g 之间。
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。
硬碳材料与PC基电解液相容性较好,可提高电池低温性能,加上优异的倍率性能,使其成为动力电池的良好选择。连云港高质量硬碳
新型硬碳负极材料的开发将会给锂离子电池材料体系的选择提供了更多的组合。直销硬碳诚信经营
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。该硬碳属于耐热性和阻燃性都很高的苯酚树脂类材料。住友电木开发的硬碳的晶粒特点是:粒径为数个μm,结晶间距离约为4埃(4×10-10m),大于石墨的约3.4埃。作为负极材料使用时,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%。
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。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。当硬碳表面包覆致密的沥青热解炭后,表面的微孔被堵住,硬碳表面官能团**地减少,从而降低了不可逆容量损失,提高***效率。
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