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        幾種鋰電池負(fù)極材料對比

        上海矽諾國際貿(mào)易有限公司  2020-10-14  點(diǎn)擊1561次

        石墨烯


          石墨烯是由碳原子構(gòu)成的只有一層原子厚度的二維晶體,因?yàn)橘|(zhì)地薄、硬度大且電子移動速度快而被科學(xué)家廣泛推崇,并冠以“新材料之王”的美譽(yù)。盡管這位“王者”優(yōu)異的化學(xué)性能被新能源市場所看好,但是至今為止依然停留在“概念化”的階段。


          如果將石墨烯用作鋰電負(fù)極材料的話,需要獨(dú)立的上下游產(chǎn)業(yè)鏈、昂貴的價格還有復(fù)雜的工藝,這讓眾多負(fù)極材料廠商望而卻步。盡管如此,國內(nèi)依然有一些企業(yè)砥礪前行,目前中國安寶、大富科技以及貝特瑞等知名企業(yè)已經(jīng)開始布局石墨烯產(chǎn)業(yè)。


          但是,行業(yè)內(nèi)關(guān)于石墨烯用作負(fù)極材料的質(zhì)疑也在不斷發(fā)酵,有人認(rèn)為石墨烯的振實(shí)和壓實(shí)密度都非常低,又加之成本昂貴,作為電池負(fù)極材料前景十分渺茫。但是鑒于它的熱潮還在持續(xù),說它是“一方霸主”也不為過。



        人工石墨


          目前負(fù)極材料主要以天然石墨和人造石墨為主,這兩種石墨各有優(yōu)劣。湖州創(chuàng)亞總經(jīng)理胡博表示:“天然石墨克容量較高、工藝簡單、價格便宜,但吸液及循環(huán)性能差一些;人造石墨工藝復(fù)雜些、價格貴些,但循環(huán)及安全性能較好。通過各種手段的技術(shù)改進(jìn),這兩種石墨負(fù)極材料都可以‘揚(yáng)長避短’,但就目前來看,人造石墨用于動力電池上占據(jù)一定的優(yōu)勢”。


          而這一說法也在市場中得到了印證。相關(guān)媒體調(diào)研數(shù)據(jù)顯示,今年第一季度中國天然石墨產(chǎn)量4770噸,同比增長16。3%;人造石墨出貨15160噸,同比增長110。5%。從以上數(shù)據(jù)來看,人造石墨出貨量遠(yuǎn)高于天然石墨,而造成這一現(xiàn)象的重要原因,是今年以來市場對動力電池的強(qiáng)勁需求。


          性能穩(wěn)定的中間相碳微球


          中間相碳微球具有高度有序的層面堆積結(jié)構(gòu),是典型的軟碳,石墨化程度較高,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,電化學(xué)性能優(yōu)異。據(jù)中咨網(wǎng)研究部統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,2012年中國負(fù)極材料出貨量為27650噸,其中天然石墨出貨量占比59%,人造石墨30%,石墨化中間碳微球8%。就此說來,中間相碳微球是僅次于天然石墨和人工石墨的第三大主流碳類負(fù)極材料。


          據(jù)悉,中間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、動力工具上具有明顯的優(yōu)勢。此外,它的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性決定了它不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng),使用在鋰電池上加大了安全保證。但是其制作成本高,工藝復(fù)雜且容易被替代,因此中間相碳微球產(chǎn)銷一直處于穩(wěn)定地位,沒有被過多的發(fā)展。


        硅碳復(fù)合材料


          近日,一篇文章吸引了編輯的注意,文章中寫道,硅負(fù)極材料理論容量比達(dá)到4200mAh/g以上,遠(yuǎn)高于石墨類負(fù)極(372mAh/g)。但硅負(fù)極材料卻存在天然的缺陷,即鋰嵌入到硅的晶胞內(nèi),會導(dǎo)致硅材料發(fā)生嚴(yán)重的膨脹,造成容量迅速下降,為了克服硅負(fù)極材料的這些缺點(diǎn),科學(xué)家將硅負(fù)極和石墨材料結(jié)合在一起,硅碳復(fù)合材料由此而生,并被稱為“鋰電負(fù)極材料的新大陸”。


          據(jù)悉,特斯拉發(fā)布的Model 3就采用了硅碳負(fù)極作為動力電池新材料。通過在人造石墨中加入10%的硅基材料,特斯拉讓電池容量達(dá)到了550mAh/g以上,電池能量密度可達(dá)300wh/kg。現(xiàn)在,這種用硅碳復(fù)合材料來提升電池能量密度的方式已是業(yè)界公認(rèn)的方向之一。


          編輯認(rèn)為,負(fù)極材料“四大霸主”雖各有千秋。但就目前的負(fù)極材料市場看來,石墨烯未來的發(fā)展捉摸不定。而近年來一直處于消費(fèi)首位的人工石墨,也面臨著高性能的硅碳復(fù)合材料的挑戰(zhàn),世界新能源汽車市場的領(lǐng)頭者特斯拉對硅碳復(fù)合材料的使用,必定會掀起一陣硅碳復(fù)合材料的熱潮,受其影響,未來鋰電池負(fù)極材料市場或?qū)⒅匦孪磁啤6恢碧幱诜€(wěn)定地位的中間相碳微球,未來則不會產(chǎn)生太大的波動。


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