石墨或矽基、鋰離子電池負極材料前景

經過多年的發展,鋰離子電池的能量密度得到了很大的提高。 統計顯示,從1991年到2015年,鋰離子電池的能量密度增加了3倍,GAGR(年複合成長率)約為3%。 但從實際技術發展來看,目前鋰離子電池能量密度成長明顯放緩,主流產品已接近能量密度天花板。 只有打破材料和技術的束縛,才能實現電池能量密度的持續突破。 長期以來,正極材料因其比容量低而被認為是提高電池性能的限制因素。 經過大量的研究投入,層狀氧化物(鈷酸鋰)、磷酸鐵鋰、磷酸鐵錳鋰、三元材料、高鎳三元材料等正極材料相繼研發出來。 正極材料比容量從120mAh提升至120mAh。 /g(mAh/g)逐漸增加至210mAh/g。 如今,隨著電池技術發展接近極限,正極材料容量提升遭遇瓶頸,更高比容量負極材料的開發和應用成為突破鋰離子電池能量密度天花板的關鍵。

鋰離子電池充電時,正極產生的鋰離子會透過電解液嵌入負極。 負極嵌入的鋰離子越多,充電容量就越高。 負極材料主要影響鋰離子電池的首次庫倫效率、能量密度、循環性能等,是鋰離子電池最重要的原料之一。 目前商用鋰離子電池所使用的負極材料主要包括:類石墨碳材料,主要是人造石墨和天然石墨; 無序碳材料,包括硬碳和軟碳; 鈦酸鋰材料; 矽基材料,主要包括碳包覆矽氧化物複合材料、奈米矽碳複合材料等。新能源汽車和儲能產業的快速發展,帶動了鋰離子電池的爆發式增長。

矽陽極具有適中的鋰插入電位(相對於 Li+/Li,~0.4V)。 充電過程中不存在析鋰隱患,提高了鋰離子電池的安全性能。 最有希望取代石墨成為下一代高性能鋰離子電池。 負極材料。 但矽的鋰化有體積膨脹大(>300%)、導電性差、鋰離子擴散係數低等固有缺點,使得矽基負極材料尚未達到大規模市場應用。

目前,鋰電池負極材料產業正處於轉型的關鍵時刻。 龍頭企業資金和技術優勢明顯,後來者的進入門檻不斷提高。 石化企業可以結合自身在人造石墨針狀焦原料領域的優勢,透過收購石墨化製造企業、與產業龍頭企業和研發機構建立策略聯盟,快速進入產業,實現人造石墨一體化製造,取得更好的業績。 可持續發展的許多機會。 矽碳負極材料方面,應加速技術推廣轉化,放寬合作夥伴評估標準,探索漸進式技術授權收費制度,降低合作門檻,推動商業化應用。

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高白度負離子粉體製備技術
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