2017年鋰電產(chǎn)業(yè)將持續(xù)升溫,而最熱門的鋰電材料又有哪些呢?本文專門為大家盤點了2017年最熱門鋰電新材料,具體如下:
1、石墨烯
最近兩年,石墨烯相關(guān)“產(chǎn)業(yè)”在國內(nèi)也是如火如荼。石墨烯在鋰電行業(yè)的應(yīng)用更是備受關(guān)注。當(dāng)前“石墨烯電池”這一名詞很火熱。目前,幾乎所有的商品鋰離子電池都采用石墨類負(fù)極材料。此前,華為宣布在鋰離子電池領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大研究突破,推出業(yè)界首個高溫長壽命石墨烯基鋰離子電池。實驗結(jié)果顯示,以石墨烯為基礎(chǔ)的新型耐高溫技術(shù)可以將鋰離子電池上限使用溫度提高10 ,使用壽命是普通鋰離子電池的2倍。可以預(yù)見,2017年石墨烯仍將是鋰電產(chǎn)業(yè)熱門材料。
2、硅負(fù)極
事實上,高電壓、聚合物、硅負(fù)極這三種都屬于鋰電池,硅負(fù)極只是是一種新技術(shù),目前大多數(shù)的鋰電池都是以碳基材料作為負(fù)極的,但是由于這種碳基材料的負(fù)極的可逆容量只有372mAh/g,嚴(yán)重限制了未來鋰離子電池的發(fā)展,所以需要研發(fā)下一代鋰離子電池負(fù)極材料。在研究的過程中,研究員們發(fā)現(xiàn)一種硅元素(Li22Si5)的容量達(dá)到了4200mAh/g,是開發(fā)具有高容量電池極佳的材料。并且使用這種負(fù)極材料做成的電池在使用的過程中幾乎沒有容量衰減,更有利于提高電池的使用壽命。再加上硅在地球上儲量豐富,成本較低,因而是一種非常有發(fā)展前途的鋰離子電池負(fù)極材料。
3、鋁箔涂炭
涂炭鋁箔是新型電池陰極基片,相比傳統(tǒng)的鋁箔,涂炭鋁箔擁有導(dǎo)電性良好和內(nèi)阻率小、機(jī)械性能強(qiáng)和韌性好等優(yōu)點,可避免毛刺造成短路,改善電極材料的粘附,增大電池的放電能力和延長鋰離子電池使用壽命。
中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院的Xuefeng Tong等人研發(fā)了一種基于涂炭鋁箔負(fù)極的雙離子電池,其中鋁箔不僅作為集流體,更是用作負(fù)極材料。相比于石墨材料,Al具有更高的理論比容量,當(dāng)形成LiAl結(jié)構(gòu)時,比容量可以達(dá)到993mAh/g,形成Li9Al4材料時,比容量達(dá)到2235mAh/g,電壓平臺僅為0.19-0.45V vs Li+/Li,相比于硅材料其具有更小的體積膨脹,形成Li9Al4時,體積膨脹僅為97%,并且Al材料還具有良好的導(dǎo)電性、易加工和低成本等優(yōu)勢,但是Al負(fù)極目前仍然需要提高其循環(huán)壽命。
4、陶瓷混膠隔膜
由于鋰電池的材料是影響其安全性能的重要因素,為保證鋰電池的安全性,選用安全性更高的隔膜成為很多企業(yè)考慮的方向之一。
陶瓷隔膜,就是將納米級陶瓷顆粒涂覆在隔膜上。其作用主要是提高隔膜耐熱收縮性,防止隔膜收縮造成大面積短路。另外,陶瓷熱傳導(dǎo)率低,防止電池中的某些熱失控點擴(kuò)大形成整體熱失控。一般可耐高溫在200℃左右。陶瓷涂覆的市場主要為高電壓的電池和動力電池。其發(fā)展方向有兩種:一是涂氧化鋁,以LG為代表,采用浸涂;二是表面做一層芳綸,以日本帝人為代表。
未來陶瓷隔膜將會有廣泛的應(yīng)用,它是解決鋰電池安全性問題的一個重要手段,也是未來鋰電池隔膜發(fā)展的一個方向。
5、芳綸涂覆隔膜
芳綸涂覆隔膜吸液、保液性能強(qiáng),能提升容量,更輕薄,在不影響安全的前提下,制造出更輕薄能滿足小巧、微型高容量電池。離子電導(dǎo)率更強(qiáng)的新材料隔膜。此外,芳綸涂覆隔膜解決了高溫下不變形,避免了短路的發(fā)生,低自放電,可以降低微短路帶來的容量損失,高倍率性能、電解液浸潤性能、提升了循環(huán)性能。
6、CNT
CNT的英文全稱是Carbon Nanotube。中文名稱是碳納米管,作為一種高品質(zhì)的納米材料,由于碳納米管的結(jié)構(gòu)與石墨的片層結(jié)構(gòu)相同,所以具有很好的電學(xué)性能。碳納米管具有超常的強(qiáng)度、熱導(dǎo)率、磁阻,且性質(zhì)會隨結(jié)構(gòu)的變化而變化,可由絕緣體轉(zhuǎn)變?yōu)榘雽?dǎo)體、由半導(dǎo)體變?yōu)榻饘?具有金屬導(dǎo)電性的碳納米管通過的磁通量是量子化的,表現(xiàn)出阿哈諾夫-波姆效應(yīng)(A-B效應(yīng))。
7、高電壓正極
鋰電正極材料的研發(fā)一直是鋰電研究的最重要的領(lǐng)域之一,提高能量密度,有兩個主要途徑,提高電極材料容量或者提高電池工作電壓。如果能夠?qū)⒏唠妷汉透呷萘績烧呓Y(jié)合起來那將是再好不過了,事實上這正是目前鋰電池正極材料發(fā)展的主流,如高電壓高壓實鈷酸鋰、高電壓三元材料等。
8、NCA
三元材料是鎳鈷錳酸鋰Li(NiCoMn)O2,三元復(fù)合正極材料前驅(qū)體產(chǎn)品,是以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料,里面鎳鈷錳的比例可以根據(jù)實際需要調(diào)整,三元材料做正極的電池相對于鈷酸鋰電池安全性高。
目前越來越多的電動物流車采用了三元材料電池,這主要是由于三元系正極材料NCA具有能量密度高、循環(huán)壽命長、成本低、利于整車輕量化等優(yōu)點,能夠有效解決城市物流“最后一公里”的問題,而且由此引發(fā)了電動物流車從磷酸鐵鋰向三元技術(shù)轉(zhuǎn)變的趨勢。