關(guān)于鋰離子電池的負(fù)極材料的種類以及發(fā)展趨勢(shì)分析

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，我們的鋰離子電池也在快速發(fā)展，那么你知道鋰離子電池的負(fù)極材料的詳細(xì)資料解析嗎?

鋰離子電池的負(fù)極是通過(guò)將負(fù)極活性物質(zhì)碳材料或非碳材料，粘合劑和添加劑混合制成糊狀膠而制成的，糊狀膠均勻地涂在銅箔的兩面上，干燥并壓延。負(fù)電極材料是鋰離子電池的主體，用于存儲(chǔ)鋰，從而允許鋰離子在充電和放電過(guò)程中插入和取出。當(dāng)對(duì)鋰電池充電時(shí)，正極中的鋰原子被離子化為鋰離子和電子，并且鋰離子移動(dòng)至負(fù)極以與電子合成鋰原子。在放電期間，鋰原子從石墨晶體中的負(fù)極表面離子化為鋰離子和電子，并且鋰原子在正極處合成。

負(fù)極材料在電池充電過(guò)程中是鋰離子和電子的載體，并起著能量?jī)?chǔ)存和釋放的作用。在電池成本中，負(fù)極材料約占5%-15%，這是鋰離子電池的重要原材料之一。

負(fù)極材料主要影響鋰電池的第一效率和循環(huán)性能。負(fù)極材料的性能也直接影響鋰電池的性能。負(fù)極材料約占鋰電池總成本的5%至15%。陽(yáng)極材料的類型包括碳基陽(yáng)極和非碳陽(yáng)極。從技術(shù)角度來(lái)看，未來(lái)鋰離子電池的負(fù)極材料將表現(xiàn)出多種特性。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)展為天然石墨，中間相碳微球，人造石墨，軟碳/硬碳，無(wú)定形碳，鈦酸鋰，硅。各種陽(yáng)極材料，例如碳合金。

鋰電池負(fù)極材料的全球銷量約為10萬(wàn)噸，主要銷往中國(guó)和日本。根據(jù)當(dāng)前新能源汽車的增長(zhǎng)趨勢(shì)，對(duì)陽(yáng)極材料的需求將繼續(xù)增長(zhǎng)。目前，世界鋰電池負(fù)極材料仍以天然/人造石墨為主，新型負(fù)極材料如中碳微球(MCMB)，鈦酸鋰，硅基負(fù)極，HC / SC和鋰金屬也在迅速增長(zhǎng)。

當(dāng)前主要使用的負(fù)極材料是天然石墨和人造石墨，其中天然石墨主要用于3C領(lǐng)域，而人造石墨主要用于電力領(lǐng)域。傳統(tǒng)石墨材料的能量密度上限為372 mAh / g，與當(dāng)前陰極材料的能量密度相比具有相當(dāng)大的余量。盡管價(jià)格高昂或技術(shù)不成熟，但受制于未來(lái)能量密度和高速率放電的要求，盡管中間相碳微球(MCMB)，鈦酸鋰和硅基負(fù)載材料等高端陽(yáng)極材料仍然受到人們的歡迎。逐漸進(jìn)入對(duì)性能有更高要求的市場(chǎng)。全面，高級(jí)的電池負(fù)極材料應(yīng)用。

石墨具有電導(dǎo)率高，鋰離子擴(kuò)散系數(shù)大，鋰插入前后體積變化小，鋰插入容量高，鋰插入電位低的優(yōu)點(diǎn)，已成為當(dāng)前主流的商業(yè)鋰離子負(fù)極材料。然而，由于石墨自身結(jié)構(gòu)特征的制約，石墨負(fù)極材料的發(fā)展也遇到了瓶頸。如果容量已達(dá)到極限，則無(wú)法滿足大型動(dòng)力鋰電池所需的連續(xù)大電流放電能力。因此，工業(yè)開(kāi)始集中于石墨材料。

石墨具有許多優(yōu)良的性能，因此廣泛用于冶金，機(jī)械，電氣，化工，紡織，國(guó)防和其他工業(yè)部門，例如石墨模具，石墨電極，石墨耐火材料，石墨潤(rùn)滑材料，石墨密封材料等。我國(guó)是世界上石墨儲(chǔ)量最豐富的國(guó)家，也是最大的生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)。它在世界石墨行業(yè)中占有重要地位。根據(jù)國(guó)土資源部的統(tǒng)計(jì)，我國(guó)擁有結(jié)晶石墨儲(chǔ)量3085萬(wàn)噸，基礎(chǔ)儲(chǔ)量5280萬(wàn)噸。隱晶石墨儲(chǔ)量為1358萬(wàn)噸，基本儲(chǔ)量為2371萬(wàn)噸。中國(guó)的石墨儲(chǔ)量占世界的70%以上。

硅是一種半導(dǎo)體材料，其自身的電導(dǎo)率很低。在電化學(xué)循環(huán)中，鋰離子的插入和提取將使材料的體積膨脹和收縮300%以上。機(jī)械力將逐漸粉碎材料，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)崩潰，并最終導(dǎo)致電極活性材料和集電器。拆卸，失去電接觸，導(dǎo)致電池循環(huán)性能大大降低。與傳統(tǒng)的石墨陽(yáng)極相比，硅具有極高的理論比容量和較低的脫鋰電勢(shì)，并且硅的電壓平臺(tái)略高于石墨。充電過(guò)程中難以在表面上引起鋰，并且具有更好的安全性能。

硅的電壓平臺(tái)比石墨高了一點(diǎn)，這樣的好處就是充電時(shí)候析鋰的可能性不大，安全性能上，較石墨有很大的優(yōu)勢(shì)。從硅的來(lái)源來(lái)看，硅是地殼中豐度最高的元素之一，來(lái)源廣泛，價(jià)格便宜。以上就是鋰離子電池的負(fù)極材料的有關(guān)知識(shí)的詳細(xì)解析，需要大家不斷在實(shí)際中積累經(jīng)驗(yàn)，這樣才能設(shè)計(jì)出更好的產(chǎn)品，為我們的社會(huì)更好地發(fā)展。