鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:2123次 | 2021年03月11日
鋰離子電池負(fù)極材料會(huì)影響到電池的能量密度嗎?
鋰離子電池重要由正極、負(fù)極、電解液和隔膜等部分組成,其中負(fù)極材料的選擇會(huì)直接關(guān)系到電池的能量密度。
鋰離子電池具有能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電小、無(wú)記憶效應(yīng)和環(huán)境友好等眾多優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)在智能手機(jī)、智能手環(huán)、數(shù)碼相機(jī)和筆記本電腦等消費(fèi)電子領(lǐng)域中獲得了廣泛地應(yīng)用,具有最大的消費(fèi)需求。同時(shí),它在純電動(dòng)、混合電動(dòng)和增程式電動(dòng)汽車領(lǐng)域正在逐漸推廣,市場(chǎng)份額的上升趨勢(shì)最大。另外,鋰離子電池在電網(wǎng)調(diào)峰、家庭配電和通訊基站等大型儲(chǔ)能領(lǐng)域中也有較好的發(fā)展趨勢(shì)
鋰離子電池重要由正極、負(fù)極、電解液和隔膜等部分組成,其中負(fù)極材料的選擇會(huì)直接關(guān)系到電池的能量密度。金屬鋰具有最低的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)(?3.04V,vs.SHE)和非常高的理論比容量(3860mAh/g),是鋰二次電池負(fù)極材料的首選。然而,它在充放電過(guò)程中容易出現(xiàn)枝晶,形成死鋰,降低了電池效率,同時(shí)也會(huì)造成嚴(yán)重的安全隱患,因此并未得到實(shí)際應(yīng)用。
直到1989年,Sony公司研究發(fā)現(xiàn)可以用石油焦替代金屬鋰,才真正的將鋰離子電池推向了商業(yè)化。在此后的發(fā)展過(guò)程中,石墨因其較低且平穩(wěn)的嵌鋰電位(0.01~0.2V)、較高的理論比容量(372mAh/g)、廉價(jià)和環(huán)境友好等綜合優(yōu)勢(shì)占據(jù)了鋰離子電池負(fù)極材料的重要市場(chǎng)。此外,鈦酸鋰(Li4Ti5O12)雖然容量較低(175mAh/g),且嵌鋰電位較高(1.55V),但是它在充放電過(guò)程中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,是一種零應(yīng)變材料,因此在動(dòng)力鋰電池和大規(guī)模儲(chǔ)能中有一定的應(yīng)用,占據(jù)著少量的市場(chǎng)份額。隨著人們對(duì)鋰離子電池能量密度的追求越來(lái)越高,硅材料和金屬鋰將是負(fù)極材料未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。
我國(guó)在鋰離子電池負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)化方面具有一定的優(yōu)勢(shì),國(guó)內(nèi)電池產(chǎn)業(yè)鏈從原料的開(kāi)采、電極材料的生產(chǎn)、電池的制造和回收等環(huán)節(jié)比較齊整。此外,我國(guó)的石墨儲(chǔ)量豐富,僅次于土耳其和巴西。經(jīng)過(guò)近20年的發(fā)展,國(guó)產(chǎn)負(fù)極材料已走出國(guó)門,深圳貝特瑞新能源材料股份有限公司、上海杉杉科技有限公司和江西紫宸科技有限公司等廠商在負(fù)極材料的研發(fā)和生產(chǎn)等領(lǐng)域已處于世界先進(jìn)水平。
為了促進(jìn)鋰電行業(yè)的健康發(fā)展,我國(guó)從2009年開(kāi)始就陸續(xù)頒布了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),涉及原料、產(chǎn)品和檢驗(yàn)方法,提出了各項(xiàng)參數(shù)的具體指標(biāo),并給出了相應(yīng)的檢測(cè)方法,對(duì)負(fù)極材料的實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用起到了指導(dǎo)性用途。目前實(shí)際應(yīng)用的負(fù)極材料種類比較集中(石墨和Li4Ti5O12),重要涉及的標(biāo)準(zhǔn)共有4項(xiàng)。不過(guò)正在制定或修訂的標(biāo)準(zhǔn)還有6項(xiàng),說(shuō)明負(fù)極材料的種類有所新增,要制定新的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范其發(fā)展。本文將重點(diǎn)介紹4項(xiàng)已頒布標(biāo)準(zhǔn)中的重要內(nèi)容和要點(diǎn)。