匯總：未來幾年值得期待的八大鋰電池材料

來源：未知  日期：2021-05-12 10:53  瀏覽量：次

　　匯總：未來幾年值得期待的八大鋰電池材料。三元材料、富鋰錳基材料、高電壓電解液材料、硅碳負(fù)極材料、石墨烯、CNTs以及一些安全輔料的應(yīng)用將是最近幾年的的一個熱點(diǎn)。材料沒有絕對的好與壞之分，主要看不同材料體系之間是不是匹配，是否有相關(guān)配套的工藝來支撐。在本文中，存能電氣小編匯總了未來幾年里值得期待的十大鋰電池材料。

　　1、高鎳三元材料

　　三元正極材料的高鎳低鈷化在提升電池能量密度、降低材料成本等方面具有明顯優(yōu)勢，但安全性和穩(wěn)定性問題卻較為突出。三元材料中的鎳含量越高，材料的穩(wěn)定性越差，安全性越差。而為了在保持其高比能量的同時，兼顧循環(huán)壽命和安全性，國內(nèi)材料和電池企業(yè)可謂是苦心孤詣，其安全問題仍在持續(xù)解決中。

　　目前，高鎳三元材料的安全性主要通過材料改性優(yōu)化、表面包覆、調(diào)整電解液和負(fù)極材料等方式來逐步解決。相信，這問題隨著時間推移，研究深入，終將解決，因此，小編看好高鎳三元材料的未來前景。

　　2、鎳鈷錳三元材料

　　從市場角度看，國內(nèi)動力電池路線曾以磷酸鐵鋰電池包為主，磷酸鐵鋰雖然安全性高，但其能量密度偏低軟肋無法克服，而新能源汽車要求更長的續(xù)航里程。因此長期來看，容量更高的鎳鈷錳三元材料材料將取代磷酸鐵鋰成為下一代主流技術(shù)路線。

　　目前來看，三元材料作為性價比高、最有潛力達(dá)到市場需求與政策要求的技術(shù)路線擁有很大的發(fā)展前景。

　　3、硅碳復(fù)合負(fù)極材料

　　硅在常溫下可與鋰合金化，生成Li15Si4相，理論比容量高達(dá)3572mAh/g，遠(yuǎn)高于商業(yè)化石墨理論比容量(372mAh/g)，在地殼元素中儲量豐富高達(dá)26.4%，因而硅負(fù)極材料一直備受關(guān)注，是非常值得期待的下一代鋰離子電池負(fù)極材料之一。

　　近年來，硅碳負(fù)極材料相關(guān)技術(shù)發(fā)展迅速，迄今已有少量產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)實(shí)用化，日本日立集團(tuán)Maxell公司已開發(fā)出一種以“SiO-C”材料為負(fù)極的新式鋰電池，并成功地應(yīng)用到諸如智能手機(jī)等商業(yè)化產(chǎn)品中。

　　4、富鋰錳基材料

　　高容量是鋰電池包的發(fā)展方向之一，但當(dāng)前的正極材料中磷酸鐵鋰的能量密度為580Wh/kg，鎳鈷錳酸鋰的能量密度為750Wh/kg，富鋰錳基的理論能量密度可達(dá)到900Wh/kg，未來潛力很大。

　　富鋰錳基作為正極材料的優(yōu)勢有：能量密度高、主要原材料豐富。雖然富鋰錳基正極材料具有放電比容量的絕對優(yōu)勢，但要將其實(shí)際應(yīng)用于動力鋰電池，必須解決以下幾個關(guān)鍵科學(xué)和技術(shù)問題：一是降低首次不可逆容量損失;二是提高倍率性能和循環(huán)壽命;三是抑制循環(huán)過程的電壓衰減。

　　5、石墨烯

　　石墨烯具有單層原子厚度的二維結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，電導(dǎo)率可達(dá)1×106S/m。石墨烯用于鋰離子電池中具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　▲導(dǎo)電和導(dǎo)熱性好，有助于提高電池的倍率性能和安全性;

　　▲相對于石墨，石墨烯儲鋰空間多，可以提高電池的能量密度;

　　▲顆粒尺度為微納米量級，鋰離子的擴(kuò)散路徑短，有利于提高電池的功率性能。作為正負(fù)極添加劑，可提高鋰電池包的穩(wěn)定性、延長循環(huán)壽命、增加內(nèi)部導(dǎo)電性能。

　　6、涂覆隔膜

　　涂覆隔膜可提高隔膜耐熱收縮性，防止隔膜收縮造成大面積短路;此外，涂覆材料熱傳導(dǎo)率低，可防止電池中的某些熱失控點(diǎn)擴(kuò)大形成整體熱失控。

　　隔膜對鋰電池包的安全性至關(guān)重要，這要求隔膜具有良好的電化學(xué)和熱穩(wěn)定性，以及反復(fù)充放電過程中對電解液保持高度浸潤性。從鋰電未來發(fā)展的趨勢看，涂覆隔膜和目前的鋰電池技術(shù)發(fā)展是匹配的，高安全性、高穩(wěn)定性的隔膜將是未來七八年的研究熱點(diǎn)。

　　7、碳納米管

　　碳納米管是一種石墨化結(jié)構(gòu)的碳材料，自身具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能，同時由于其脫嵌鋰時深度小、行程短，作為負(fù)極材料在大倍率充放電時極化作用較小，可提高電池的大倍率充放電性能。

　　碳納米管在實(shí)際應(yīng)用中仍然存在不可逆容量大，電壓范圍寬以及電壓滯后明顯的問題。同時由于成本方面的問題，碳納米管離實(shí)際應(yīng)用仍然會有很長的路要走，但是作為一種導(dǎo)電劑添加，提高電極的導(dǎo)電性，降低電池極化，已經(jīng)在實(shí)際生產(chǎn)中獲得應(yīng)用。

　　8、陶瓷氧化鋁

　　在涂覆隔膜中，陶瓷涂覆隔膜主要針對動力電池體系，因此其市場成長空間較涂膠隔膜更大。

　　隨著三元動力電池逐漸成為主流的動力電池，陶瓷涂覆隔膜將成為鋰電池包隔膜市場的新增長點(diǎn)。但仍需提高隔膜孔徑、孔隙率、透氣度等關(guān)鍵參數(shù)的均一性和穩(wěn)定性。未來掌握陶瓷涂覆隔膜前沿技術(shù)將助力企業(yè)在之后的競爭中掌握主動權(quán)。

　　以上就是未來值得期待的八大鋰電池包材料。高新技術(shù)是推動現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的強(qiáng)大動力，而新材料是高新技術(shù)的基石，新材料的發(fā)現(xiàn)推動了高新技術(shù)的發(fā)展。在新能源行業(yè)發(fā)展的過程中更需要新材料作為支撐。

　　存能電氣磷酸鐵鋰電池包以其穩(wěn)定的性能和優(yōu)異的技術(shù)贏得了各行業(yè)用戶的一致好評，是鋰電池UPS行業(yè)值得信賴的新型高科技產(chǎn)品。