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。
硬炭可逆比容量比石墨高,一般为500-700 mAh/g。天津原装硬碳
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。
舟山硬碳值得信赖常见的硬碳有树脂碳(如酚醛树脂和聚糠醇等)、有机聚合物热解碳(如PFA、PVC、PVDF和PAN等)和炭黑等。
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。
以磷酸铁锂作为正极,分别用CAG-3人造石墨及硬碳:人造石墨=3∶7的复合材料作为负极,采用相同的电解液制作3Ah的软包磷酸铁锂单体电池(见图7b),测试电池的充放电性能。
对制备的全电池进行常温放电倍率性能的测试,试验结果见图8。从图8可看出,采用3∶7复合负极的电池具有良好的倍率性能,其大倍率放电性能优异,20C倍率放电容量是1C放电容量的82%,衰减很小。
在此低温下,电池能够进行稳定的充放电循环,且循环中充电的容量比放电的容量稍低。这是由于电池化成后带有一定的电量,而低温下电池充电阻抗大于放电阻抗,即低温下电池放电比充电易于进行,这就使得一部分化成后储存在电池内的电量在放电阶段放出,造成电池的放电容量稍高于充电容量。电池的初始放电容量为2146mAh,经过45次循环后,放电容量为2118mAh,几乎没有衰减。
硬碳材料对电池的低温性能有明显改善。
锂电池硬碳负极材料在新能源车领域的应用,硬碳(HardCarbon)是指石墨化碳,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。
简单估算,一辆日产LeafEV需要的锂电池(24kWh)相当于4400多部苹果iPhone5手机的锂电池(3。8V/1434mAh,约合5。45Wh),即使一辆配备2。4kWh锂电池的混合动力车(HEV)也需要440部iPhone5锂电池。因此,电动汽车(EV)和混合动力车等动力锂电池市场对那些**的负极材料企业非常具有吸引力。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。资料显示,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,日产风雅HEV锂电池。这些动力锂电池的单位重量输出密度均高达3550~4000W/kg,比原来镍氢电池(Ni-MH)的约1200W/kg提高到了3倍以上。
锂电池硬碳负极材料用途: 电动汽车/通讯设备。新型硬碳诚信为本
硬碳较常规的石墨类负极材料,结构更稳定。天津原装硬碳
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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