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鋰電池負極材料產業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢
返回列表 來源: 發(fā)布日期: 2023.01.11 閱讀次數(shù):1

90年代初人們用石墨或石墨化碳可嵌鋰材料作為負極,從而根本解決了其循環(huán)性和安全性問題,誕生了鋰離子二次電池。該類電池以其循環(huán)壽命長,比容量較大和工作電壓高等優(yōu)勢成功并廣泛應用于手機、攝像機、手提電腦等各類小型便攜式裝置中,已成為當今世界極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦途G色高能化學電源。用嵌鋰化合物代替金屬鋰作為電池負極,在電池的歷史上實現(xiàn)了一次飛躍。因此鋰離子電池的研究開發(fā)很大程度上就是負極嵌鋰化合物的研究開發(fā),負極材料的發(fā)展在鋰離子電池的發(fā)展中起了決定性用途。

動力電池以及儲能電池需求將驅動行業(yè)快速發(fā)展鋰電池負極材料應用前景廣闊,未來主要發(fā)展驅動主要來自動力電池以及儲能電池。尤其在新能源汽車鋰電池方面,隨著國家新能源汽車政策規(guī)劃出臺,行業(yè)需求將出現(xiàn)爆發(fā)式增長。目前最具開發(fā)潛力的主要是風光電場、商業(yè)化削峰填谷電力項目、傳統(tǒng)電廠和微電網等下游市場,可再生能源的加速建設,使得儲能的商業(yè)化應用迫切。我國擁有豐富的天然石墨礦產資源,在以天然石墨為原料的鋰離子負極材料的產業(yè)化方面有優(yōu)勢。而作為炭素行業(yè)的一個分支,在人造石墨的開發(fā)方面也具有良好的基礎。

玻璃釜

說了這么多那么鋰電池碳負極材料的生產工藝是什么呢?
1、石墨包覆
鋰電池碳負極材料—石墨—間距小于鋰—層間化合物的晶面層間距,在充放電過程中,石墨層間距改變,易造成石墨層剝落、粉化,還會發(fā)生鋰與有機溶劑共同嵌入石墨層及有機溶劑分解,影響電池循環(huán)性能。
通過石墨改性,在石墨表面包覆高軟化點的瀝青,能夠提高負極材料與電解液的相容性,防止溶劑共嵌入、分解和石墨結構剝離。
2、包覆方式
將瀝青均勻覆蓋在石墨顆粒的表層,有兩種方式:
(1)用低速液相攪拌器,將瀝青、石墨和溶劑混合攪拌,利用溶劑作載體,實現(xiàn)均勻包覆的目的;

(2)包覆物和被包覆物在固相狀態(tài)下進行混合,混合在低速的螺旋混合器中進行。

3、固化及炭化處理
在實現(xiàn)物理包覆后,需進行熱處理使包覆材料進行聚合反應和炭化反應,使包覆材料固化在被包覆材料表面上。在已有技術中實現(xiàn)包覆材料固化主要有兩種方法。一種是炭化爐中進行靜態(tài)炭化反應,另一種是釜式反應器中進行固化反應。

經炭化的產品導電性能進一步增強,最終可以滿足鋰離子電池對炭負極高的電容量、高的壓實密度、結構穩(wěn)定、不可逆容量損失低、衰減慢、合理的料粒徑分布和表面性質等要求。

玻璃釜配套

    總體上看,隨著鋰離子電池應用市場的擴大,負極材料將向著高容量、低成本方向發(fā)展。未來鋰離子電池制造業(yè)向我國的轉移,我國相應的負極材料產量所占的比重將得到進一步提升,品種將豐富。隨著電動汽車電池技術的進一步成熟,未來作為儲能電池的應用前景進一步廣闊。然而,由于重量體積以及安全因素等限制,開發(fā)車用動力鋰電池要比開發(fā)大型動力儲能電池的難度大很多。重要的是低廉的價格、較長的壽命和長期穩(wěn)定的充放電性能,這些技術都有望在短時間內獲得解決。

儲能電池開發(fā)難度低于電動汽車電池,但行業(yè)進入門檻極高,未來大型儲能電池公司一定在電動汽車電池公司中出現(xiàn)。作為負極材料制造商,要從完善生產管理和工藝技術兩方面入手,逐步降低制造成本,并不斷開發(fā)具有不同特性的多品種負極材料以適應不同用途電池的要求,為拓寬鋰離子電池的應用范圍,為參與國際電池領域的競爭,創(chuàng)造有利條件。

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