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解析锂离子正负极材料的现在和未来(负极篇)

2017-02-19 00:13
魏丁小陆
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上一篇:【解析锂离子正负极材料的现在和未来(正极篇)】给大家分享了锂离子电池正极材料的现状以及未来可能的方向,篇幅有限,今天就接着给大家带来负极材料的发展现状和未来趋势。

我们知道,无论从成本,寿命,能量密度,安全性来说负极对于锂离子电池来说也是至关重要的。

早期的锂离子电池负极是使用锂金属负极的但是为什么后来不用了呢?就是因为一直没有解决负极锂枝晶的问题,而且因此带过太多的安全事故之后电池届才不得不放弃这一理想的负极材料。现如今大规模商业化的负极材料只有两大类,那就是石墨类碳材料和LTO。其他负极材料包括Si类,Sn等合金负极材料。

解析锂离子电池正负极材料的现在和未来——负极

接下来给大家逐个分析各种负极材料。

解析锂离子电池正负极材料的现在和未来——负极

图1 各种负极材料的电池性能对比

1.碳类负极材料

碳类负极材料是一个总称,一般可分为三大类:石墨,硬炭,软炭负极。

石墨又可分为人造石墨,天然石墨,中间相炭微球。

解析锂离子电池正负极材料的现在和未来——负极

图2 炭负极材料电压和容量区间

天然石墨

优点:具有规整的片层结构,适合锂离子脱嵌,资源丰富,成本较低。

缺点:未经改性循环性能很差

改性方法:

(1)球型化以减小天然石墨的比表面积,减小材料在循环过程中的副反应。

(2)构造核-壳结构,即在天然石墨表面包覆一层非石墨化的炭材料。

(3)修饰或改变天然石墨表面状态(如官能团), 主要采用酸、碱、超声、球磨等处理方法或在空气、氧气、水蒸汽中进行轻微氧化处理的方法。

(4)引入非金属(如B, F, N, S)进行掺杂。

其中1,2所做改性基本上已经能够 满足高性能负极材料的需求

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