鋰離子電池負(fù)極材料,鋰電池負(fù)極材料分類

來源：存能電氣  日期：2019-07-26 14:53  瀏覽量：次

　　鋰離子電池負(fù)極材料，鋰電池負(fù)極材料分類。負(fù)極材料，是電池在充電過程中，鋰離子和電子的載體，起著能量的儲(chǔ)存與釋放的作用。在電池成本中，負(fù)極材料約占了5%-15%,是鋰電池的重要原材料之一。其中新型碳材料、硅基材料、錫基材料及其氧化物是目前研究比較多的幾種新型負(fù)極材料。

　　鋰離子電池負(fù)極材料的簡(jiǎn)述

　　鋰離子電池主要由正極、負(fù)極、電解液和隔膜等部分組成，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)，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。隨著人們對(duì)鋰離子電池能量密度的追求越來越高，硅材料和金屬鋰將是負(fù)極材料未來的發(fā)展趨勢(shì)。

　　負(fù)極材料的生產(chǎn)只是整個(gè)李電池制作工藝過程中的一環(huán)，標(biāo)準(zhǔn)的制定有助于電池企業(yè)對(duì)材料的優(yōu)劣做出評(píng)判。另外，材料在生產(chǎn)和運(yùn)輸過程中難免會(huì)受到人、機(jī)、料、環(huán)境和測(cè)試條件等因素的影響，只有將它們的各項(xiàng)理化性質(zhì)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，才能真正確保其可靠性。

　　一般而言，負(fù)極材料關(guān)鍵性技術(shù)指標(biāo)有：晶體結(jié)構(gòu)、粒度分布、振實(shí)密度、比表面積、pH、水含量、主元素含量、雜質(zhì)元素含量、首次放電比容量和首次充放電效率等。

　　鋰電池主要負(fù)極材料有錫基材料、鋰基材料、鈦酸鋰、碳納米材料、石墨烯材料等。總之，在未來幾年內(nèi)，整個(gè)鋰離子電池負(fù)極材料的市場(chǎng)需求量將繼續(xù)保持持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。而從負(fù)極材料的種類上來看，整個(gè)負(fù)極材料市場(chǎng)將仍然以天然石墨和人造石墨為主體。

　　作為鋰離子嵌入的載體，負(fù)極材料需滿足以下要求

　　●鋰離子在負(fù)極基體中的插入氧化還原電位盡可能低，接近金屬鋰的電位，從而使電池的輸入電壓高;

　　●在基體中大量的鋰能夠發(fā)生可逆插入和脫嵌以得到高容量;

　　●在插入/脫嵌過程中，負(fù)極主體結(jié)構(gòu)沒有或很少發(fā)生變化;

　　●氧化還原電位隨Li的插入脫出變化應(yīng)該盡可能少，這樣電池的電壓不會(huì)發(fā)生顯著變化，可保持較平穩(wěn)的充電和放電;

　　●插入化合物應(yīng)有較好的的電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率，這樣可以減少極化并能進(jìn)行大電流充放電;

　　●主體材料具有良好的表面結(jié)構(gòu)，能夠與液體電解質(zhì)形成良好的SEI;

　　●插入化合物在整個(gè)電壓范圍內(nèi)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，在形成SEI后不與電解質(zhì)等發(fā)生反應(yīng);

　　●鋰離子在主體材料中有較大的擴(kuò)散系數(shù)，便于快速充放電;

　　●從實(shí)用角度而言，材料應(yīng)具有較好的經(jīng)濟(jì)性以及對(duì)環(huán)境的友好性。

　　鋰電池負(fù)極材料分類

　　鋰電池負(fù)極材料大概分為六種:碳負(fù)極材料、合金類負(fù)極材料、錫基負(fù)極材料、含鋰過渡金屬氮化物負(fù)極材料、納米級(jí)材料、納米負(fù)極材料。

　　第一種是碳納米級(jí)材料負(fù)極材料：目前已經(jīng)實(shí)際用于鋰離子電池的負(fù)極材料基本上都是碳素材料，如人工石墨、天然石墨、中間相碳微球、石油焦、碳纖維、熱解樹脂碳等。

　　第二種是合金類負(fù)極材料：包括錫基合金、硅基合金、鍺基合金、鋁基合金、銻基合金、鎂基合金和其它合金，目前也沒有商業(yè)化產(chǎn)品。

　　第三種是錫基負(fù)極材料：錫基負(fù)極材料可分為錫的氧化物和錫基復(fù)合氧化物兩種。氧化物是指各種價(jià)態(tài)金屬錫的氧化物。目前沒有商業(yè)化產(chǎn)品。

　　第四種是含鋰過渡金屬氮化物負(fù)極材料，目前也沒有商業(yè)化產(chǎn)品。

　　第五種是納米級(jí)材料：納米碳管、納米合金材料。

　　第六種納米負(fù)極材料：納米氧化物材料。

　　以上就是鋰離子電池負(fù)極材料，鋰電池負(fù)極材料分類介紹。負(fù)極材料的發(fā)展是高比容量、高充放電效率、高循環(huán)性能和較低成本。隨著技術(shù)的進(jìn)步，目前的鋰離子電池負(fù)極材料已經(jīng)從單一的人造石墨發(fā)展到了天然石墨、中間相碳微球、人造石墨為主，軟碳/硬碳、無定形碳、鈦酸鋰、硅碳合金等多種負(fù)極材料共存的局面。