鋰電負(fù)極材料研究方向,鋰離子電池石墨負(fù)極材料工藝

來源：存能電氣  日期：2019-11-20 14:48  瀏覽量：次

　　鋰電負(fù)極材料研究方向，鋰離子電池石墨負(fù)極材料工藝。在鋰電池四大材料中，負(fù)極材料的技術(shù)相對最成熟。通過對目前商用鋰離子電池碳負(fù)極材料行業(yè)以及其他非碳負(fù)極材料研究情況的調(diào)查分析，我們認(rèn)為，在未來相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)，以石墨為代表的碳負(fù)極材料仍將牢牢占據(jù)鋰離子電池負(fù)極材料市場。

　　鋰電負(fù)極材料研究方向

　　負(fù)極材料有克容量、倍率性能、循環(huán)壽命、首次效率、壓實(shí)密度、膨脹、比表面積等多項(xiàng)性能指標(biāo)，且難以兼顧，如大顆粒的壓實(shí)密度好、克容量高，但倍率性能不好；小顆粒反之。負(fù)極制造商需要通過優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高材料的整體、綜合性能。

　　負(fù)極材料作為鋰電池關(guān)鍵材料之一，在電芯成本中的占比為10%。新能源汽車及動(dòng)力鋰電池市場的持續(xù)高速增長，帶動(dòng)鋰電池負(fù)極材料產(chǎn)量持續(xù)走高。

　　據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2018年全球負(fù)極材料需求量達(dá)17萬噸，其中動(dòng)力電池需求量超過消費(fèi)電池需求量，達(dá)7.5萬噸，占比為44%。預(yù)計(jì)到2020年全球負(fù)極材料市場需求量將超過30萬噸，其中動(dòng)力電池用負(fù)極材料需求將超過18.3萬噸，占比高達(dá)61%。

　　新興負(fù)極材料的研發(fā)成為提升鋰電池能量密度的重要方向。日前開發(fā)出使用硅酮作為鋰電池材料的技術(shù)，電量儲(chǔ)存能力為碳素材料的10倍，我國有多家公司在進(jìn)行用鈦酸鋰作為鋰電負(fù)極材料的研究，也相應(yīng)提高了鋰電池循環(huán)壽命和高低溫性能。

　　電池容量的突破點(diǎn)往往就在材料上，因鋰離子動(dòng)力電池對性能要求不斷提升，高容量、高安全、穩(wěn)定性好、價(jià)格低廉的負(fù)極材料成為研究討論的熱點(diǎn)。從負(fù)極材料看，現(xiàn)在碳負(fù)極材料達(dá)到360mAh/g，提升的空間很小。在這種背景下，大容量新興負(fù)極材料應(yīng)運(yùn)而生。

　　鋰離子電池石墨負(fù)極材料工藝

　　石墨類材料之一天然石墨具有比容量高、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，在商用負(fù)極材料領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但同時(shí)其存在與電解液相容性差，首次不可逆容量較大、充放電倍率性能差、循環(huán)性能較差等缺點(diǎn)，直接影響其在長循環(huán)壽命，高倍率性能類鋰離子電池中的應(yīng)用。

　　石墨負(fù)極的比表面對于其庫倫效率和長期循環(huán)的穩(wěn)定性具有至關(guān)重要的影響，比表面更小的材料能夠減少電解液的分解，從而提升電池的首次庫倫效率和長期循環(huán)的穩(wěn)定性，因此對于對壽命特性要求較高的鋰離子電池應(yīng)該選擇比表面積較小的石墨材料。

　　工藝步驟

　　1、將石墨與粘合劑的混合物進(jìn)行加熱捏合

　　2、熱等靜壓成型

　　3、炭化處理

　　4、石墨化處理

　　5、粉碎分級

　　所述的熱等靜壓成型的溫度為500~1000℃，壓力為50~100MPa。

　　隨著鋰離子電池應(yīng)用場景和市場的不斷擴(kuò)大，負(fù)極材料未來將向著高容量密度、低成本、長循環(huán)方向發(fā)展?，F(xiàn)在全球鋰離子電池制造業(yè)正在向中國轉(zhuǎn)移和傾斜，我國相對應(yīng)的鋰電池負(fù)極材料產(chǎn)能所占的比重將得到進(jìn)一步提升，品種也將更加豐富和多元化。