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碳纤维解读碳材料作为锂电池负极材料有什么特征和优势
发布人:裕丰碳纤维 发布时间:2018-11-15 13:54 阅读量:

  商品化的锂离子电池的结构通常包括:正极、负极、隔膜、电解液、中心端子、正极引线、电池外壳、负极引线、绝缘材料、安全阀、温度控制端子川。其中,正负极、电解液以及隔膜是锂离子电池的主要研究对象。常用的正极材料主要为钻酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂等;负极材料主要为天然石墨、MCMB、针状焦、树脂炭、生物质炭等炭材料,还有近年成为研究热点的钦酸锂等。图为锂离子电池的典型结构示意图,锂离子二次电池的能量密度很大程度上依赖于负极材料。

碳纤维解读碳材料作为锂电池负极材料有什么特征和优势

碳纤维解读碳材料作为锂电池负极材料有什么特征和优势

  目前,锂离子电池炭负极的研究和应用主要是围绕着石墨化炭和难石墨化炭(硬炭)两大类材料而展开的。锂离子电池的炭负极最先商业化应用的是非石墨化炭材料(石油焦),1993-1994年松下电池工业公司和三洋电机公司进人市场后采用了容量更高的石墨化炭材料,从此两大类炭材料的竞争也山此展开。两类炭负极的实际应用情况虽然没有准确的统计数据,但有专家估计目前市售的锂离子电池中有75%以上的负极材料采用的是石墨类炭负极材料。虽然目前有很多具有发展前景的非碳类负极有可能应用于锂离子电池领域,但他们仍将面临很多的挑战,因此今后在很长一段时间内,锂离子电池容量的提高仍将依赖于炭负极材材料的发展和完善。当前,市售的石墨类炭材料主要有以下几类,包括石墨化MCMB、石墨落尽干维、人造石墨和天然石墨等,它们虽然都同属于石墨类材料.但在实际应用中有各白的特点.形成了相互竞争的局面。

  在动力电池的应用方面,在性能更好、价格更低的负极材料出现以前,MCMB仍然是目前研究比较多的负极材料之一.MCMB用作锂离子负极材料处理除了具有石墨类炭负极的一般特征外,在其结构和形态方面也具有以下特有的优势.

  (1)MCMB本身具有球状结构,堆积密度大.可以实现紧密填充,制作体积比容量更高的电他;

  (2)比表面积小.减少了充电时电解液在其表面生成SEI膜等副反应引起的不可逆容量损失,还可以提高安全性;

  (3)MCMB具有层状分子平行排列结构,有刊于锂离子的嵌人与脱嵌.一般经分级处理后,符合粒径要求的产品就直接用作锂离子负极材料;

  (4)由于其特有的球形和稳定的内部结构,能满足大电流充放电的要求。当前,在低成本、高性能的大背景下.炭微球如何继续进一步提高其可逆放电容量并保持自己独特的性能优势,同时降低生产成本.是迫切需要解决的问题。但是.炭微球的生产工艺决定了MCMB的价格较高。因此,如果能从沥青、石油焦等廉价的原料出发,开发一种具有同样优良倍率特性的锂离子电池负极材料,将会是具有一定科研价值和市场价值的。

  两亲性炭材料(anrphiphiliccarbonaceousmaterial,ACM)是一种以沥青、生焦等为前躯体制备的具有水溶性、富官能团性、热固性等优点的碳质材料。ACM在制备炭材料过程中可以避免有机溶剂的使用.降低化学试剂用量,省去氧化稳定化过程,共有经济、节能、环保等特点,符合绿色化工的要求。本研究以ACM水溶液为分散相,二甲M硅油为分散介质,采用溶剂挥发法宏量制得ACM微米球。经测试,石墨化后的ACM基炭微球作为锂离子电池负极材料具有较高的容量与首次效率,井表现出优良的倍率放电性能,是一种很有潜力的新型锂离子电池负极材料。

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