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锂电池负极材料有哪些主要特点

2021-04-22   点击量:22

1、石墨烯


石墨烯是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体,因为质地薄、硬度大且电子移动速度快而被科学家广泛推崇,并冠以新材料之王的美誉。尽管这位王者优异的化学性能被新能源市场所看好,但是至今为止依然停留在概念化的阶段。如果将石墨烯用作锂电负极材料的话,需要独立的上下游产业链、昂贵的价格还有复杂的工艺,这让众多负极材料厂商望而却步。


2、人工石墨


目前负极材料主要以天然石墨和人造石墨为主,这两种石墨各有优劣。天然石墨克容量较高、工艺简单、价格便宜,但吸液及循环性能差一些;人造石墨工艺复杂些、价格贵些,但循环及安全性能较好。通过各种手段的技术改进,这两种石墨负极材料都可以扬长避短,但就目前来看,人造石墨用于动力锂电池上占据一定的优势。


3、中间相碳微球


中间相碳微球具有高度有序的层面堆积结构,是典型的软碳,石墨化程度较高,结构稳定,电化学性能优异。中间相碳微球在倍率性能上高出天然石墨和人工石墨,用在航模、动力工具上具有明显的优势。此外,它的热稳定性和化学稳定性决定了它不易发生化学反应,使用在锂电池上加大了安全保证。


4、硅碳复合材料


通过在人造石墨中加入10%的硅基材料,特斯拉让电池容量达到了550mAh/g以上,电池能量密度可达300wh/kg。现在,这种用硅碳复合材料来提升锂电池能量密度的方式已是业界公认的方向之一。


5、碳纳米管


碳纳米管(CNT)是一种具有较完整石墨化结构的特殊碳材料,其自身具有优良的导电性能和高的导热系数。因其结构特殊,导致负极在脱嵌锂时深度小、行程短、速度快,并且在大倍率大电流充放电时极化作用较小,可对提高锂电池电池的大倍率快速充放电性能很有帮助。然而,碳纳米管单独直接用作锂电池负极材料时,会存在锂电池不可逆容量高、首次充放电库伦效率低、充放电平台不明显及电压滞后严重等突出问题。


6、钛酸锂


钛酸锂(LTO)被认为是比碳更安全、寿命更长的负极材料。钛酸锂负极具有快速充放电、循环次数多及安全性高等优点,前景被很多电池界人士和企业所看好。利用钛酸锂做锂电池负极优点如下:首先,更高的安全性。钛酸锂独特的物理性能使其具备传统锂离子电池所不具备的高安全特性。


钜大特种电池工程研究院

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