锂离子电池的性能优劣与能可逆嵌入、脱嵌锂离子的负极材料的制备息息相关。这类材料要求具有,①在锂离子的嵌入过程中自由能变化小,反应高度可逆;②锂离子在负极材料的固态结构中有高的扩散率;③具有良好的电导率;④优良的热力学稳定性以及与电解质良好的相容性等。目前,研究工作主要集中在碳材料和具有特殊结构的其它含碳化合物。
1990年,Sony公司:幻以石油焦炭作为负极,使锂离子电池的研究进入实用化阶段,从而引发世界范围的研究热潮。目前,在锂离子电池研究中具有实用价值或应用前景的碳材料主要有3类:①加热软碳至2400'C以上得到的高度石墨化的碳材料,可逆嵌锂容量在300mAh/g左右;②低于800'C热解得到的含一定量氢的软碳和硬碳,可逆嵌锂容量600〜900mAh/g;③1000'C左右处理的含单碳层及大量纳米微孔的硬碳,可逆容量500~700mAh/g之间⑶。
在锂离子的嵌入过程中自由能变化小 , 反应高度可逆。吉林硬碳来电咨询
现阶段动力锂电池负极材料技术开发主要集中在石墨(暂以人造石墨为主)、硬碳、软碳、钛酸锂、合金类负极材料方面。其中,硬碳(HardCarbon)是指石墨化碳,是高分子聚合物的热分解,具有很高的可逆比容量,一般为500~700mAh。硬碳结构稳定且充放电循环寿命长,且碳锂电位能够高于0.2V,安全性能更好。硬碳的结晶分散,锂离子容易进出,便于增加电池的输出功率,但缺点是存储的锂离子的量较少,因此容量会变小。
结合硬碳材料的特点来看,它相对更适合于重视输出功率的混合动力车(HEV)用动力锂电池的制造。从真锂研究所掌握的资料来看,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。这些动力锂电池的单位重量输出密度均高达3,550~4,000W/kg,比原来镍氢电池(Ni-MH)的约1,200W/kg提高到了3倍以上。这里我们就简单介绍一下相关企业硬碳负极材料产品的开发情况和量产情况。 正规硬碳值得信赖硬碳材料是一种良好的钠离子电池负极材料。
降低蔗糖热裂解前除水温度的方法
除水工艺是指在150〜180。时对粗糖加热除水的工艺。这一预处理过程除去了糖中绝大多数水,并使后续的裂解产率提高,产品提纯方便。BuielE等「边发现,在175'C、155"C、140C分别对粗糖加热处理后于1050'C裂解后制得的硬碳电极其不可逆容量分别约为50mAh/g、40mAh/g和30mAh/go说明降低蔗糖热裂解前的除水温度能不同程度的降低不可逆容量。
CVD法包翟硬碳改性
CVD法即化学气相沉淀法。EdwardBuiel等「⑵提出在高于700C的温度的乙烯气氛中,在硬碳表面沉积碳可以改良硬碳表面,使不可逆容量由超过150tnAh/g下降到不足70mAh/go电化学测试显示,在乙烯气氛中热裂解后制得的硬碳负极,其可逆容量与真空气氛中裂解所得的硬碳几乎相等(516mAh/g:511mAh/g)oIsaevI等取也采取了CVD法对硬碳进行了改性。所不同的是在翻气(80ml/min)与甲苯的混合气中,以1000°C裂解温度对硬碳进行了改性。发现随着实验的进行,微孔已部分被CVD法沉降的碳关闭,只有锂离子可以循环嵌入微孔中。
锂离子电容器是一种应用前景广阔的电化学储能器件.目前,活性炭作为锂离子电容器正极被***使用.然而,锂离子电容器负极却有多种不同选择,如硬碳和软碳等碳材料.本文使用两种具有不同结构和电化学特性的硬碳和软碳材料作为锂离子电容器负极,进行了对比研究.研究表明,软碳相比于硬碳有更好的电子导电性和更高的可逆容量.通过在电流范围0.1~12A·g^-1下进行充放电测试,分别研究了两种碳基电极在不同涂覆厚度下的倍率性能.结果显示,硬碳电极在大电流下有更好的倍率特性.然后,以活性炭为正极,预嵌锂的硬碳和软碳为负极,锂片为锂源和参比电极,分别组装了三电极软包锂离子电容器.根据三电极充放电测试,分别研究了不同预嵌锂量的硬碳和软碳所组装的锂离子电容器的电化学性能.结果表明,合适的负极预嵌锂容量可以提升锂电容的能量密度、功率密度和循环稳定性.***,大容量硬碳和软碳基软包锂离子电容器被分别组装,软碳基锂电容实现了比较高的能量密度21.2Wh·kg^-1(基于整个器件质量),硬碳基锂电容实现比较高的功率密度5.1kW·kg^-1。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。
日本吴羽化工于2011年12月14日宣布,已与可乐丽(Kuraray)就共同开展锂离子充电电池负极材料业务达成协议。吴羽将和可乐丽旗下的可乐丽化学合资成立采用植物原料的硬碳“BioCarbotoron”制造子公司,在2013年构筑起年产1,000吨的生产体制。此次共同开展业务,是由可乐丽向吴羽提起的。
据介绍,可乐丽拥有利用植物原料制造活性炭的技术,同时还在推进研发可用于锂离子充电电池的硬碳。不过,由于在电池材料方面缺乏经验,而且即使投产也没有针对电池厂商的销售网络,因此可乐丽在2011年初主动向已经开展硬碳业务的吴羽“抛出了合作的橄榄枝”。另一方面,虽然吴羽已经面向锂离子充电电池负极材料开展了以石油为原料的沥青类硬碳“CarbotoronP”业务(由吴羽化工与伊藤忠商事合资组建的负极材料企业KBMJ具体运作,KBMJ成立于2011年06月),但一直没有涉足以植物为原料的硬碳业务。该公司期望采用植物原料后,“能够提供低成本产品,以及与以石油为原料的硬碳具有不同特性的产品”。吴羽化工希望今后在动力锂电池负极材料市场上获得20%的份额。
硬碳的倍率性能使得它在电动车以及混合电动车上面受到了关注和小范围的使用。官方授权经销硬碳产品的辨别方法
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。吉林硬碳来电咨询
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:
3、江西紫宸科技有限公司紫宸科技目前研发的产品涉及容量型、综合型、倍率型锂离子电池负极材料,现有产能20000吨,主要客户是ATL、CATL、三星SDI、LGC、比亚迪、力神、中航锂电、珠海光宇等。2016年负极材料实现销售收入约10.52亿元;2017年上半年销售收入约5.5亿元。另外,公司还获得了8项实用新型专利(俗称“小**”)的授权。
4、湖南中科星城石墨有限公司中科星城主要产品有人造石墨、天然石墨、改性石墨材料、硅碳负极材料等,现有年产能达到12000吨,主要客户有远东福斯特、比亚迪、星恒电源、湖北金泉、浙江超威等。2016年中科星城实现利润4400万元;2017年上半年,中科星城锂电负极材料销售收入1.3亿元,同期增长27.58%。
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