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锂电池负极材料产业发展的现状和趋势
返回列表 来源: 发布日期: 2022.03.11

90年代初人们用石墨或石墨化碳可嵌锂材料作为负极,从而根本解决了其循环性和安全性问题,诞生了锂离子二次电池。该类电池以其循环寿命长,比容量较大和工作电压高等优势成功并广泛应用于手机、摄像机、手提电脑等各类小型便携式装置中,已成为当今世界极具发展潜力的新型绿色高能化学电源。用嵌锂化合物代替金属锂作为电池负极,在电池的历史上实现了一次飞跃。因此锂离子电池的研究开发很大程度上就是负极嵌锂化合物的研究开发,负极材料的发展在锂离子电池的发展中起了决定性用途。

动力电池以及储能电池需求将驱动行业快速发展锂电池负极材料应用前景广阔,未来主要发展驱动主要来自动力电池以及储能电池。尤其在新能源汽车锂电池方面,随着国家新能源汽车政策规划出台,行业需求将出现爆发式增长。目前最具开发潜力的主要是风光电场、商业化削峰填谷电力项目、传统电厂和微电网等下游市场,可再生能源的加速建设,使得储能的商业化应用更加迫切。我国拥有丰富的天然石墨矿产资源,在以天然石墨为原料的锂离子负极材料的产业化方面有独特的优势。而作为炭素行业的一个分支,在人造石墨的开发方面也具有良好的基础。

玻璃釜

说了这么多那么锂电池碳负极材料的生产工艺是什么呢?
1、石墨包覆
锂电池碳负极材料—石墨—间距小于锂—层间化合物的晶面层间距,在充放电过程中,石墨层间距改变,易造成石墨层剥落、粉化,还会发生锂与有机溶剂共同嵌入石墨层及有机溶剂分解,影响电池循环性能。
通过石墨改性,在石墨表面包覆高软化点的沥青,能够提高负极材料与电解液的相容性,防止溶剂共嵌入、分解和石墨结构剥离。
2、包覆方式
将沥青均匀覆盖在石墨颗粒的表层,有两种方式:
(1)用低速液相搅拌器,将沥青、石墨和溶剂混合搅拌,利用溶剂作载体,实现均匀包覆的目的;

(2)包覆物和被包覆物在固相状态下进行混合,混合在低速的螺旋混合器中进行。

3、固化及炭化处理
在实现物理包覆后,需进行热处理使包覆材料进行聚合反应和炭化反应,使包覆材料固化在被包覆材料表面上。在已有技术中实现包覆材料固化主要有两种方法。一种是炭化炉中进行静态炭化反应,另一种是釜式反应器中进行固化反应。

经炭化的产品导电性能进一步增强,最终可以满足锂离子电池对炭负极高的电容量、高的压实密度、结构稳定、不可逆容量损失低、衰减慢、合理的料粒径分布和表面性质等要求。

玻璃釜配套

    总体上看,随着锂离子电池应用市场的扩大,负极材料将向着高容量、低成本方向发展。未来锂离子电池制造业向我国的转移,我国相应的负极材料产量所占的比重将得到进一步提升,品种将更为丰富。随着电动汽车电池技术的进一步成熟,未来作为储能电池的应用前景进一步广阔。然而,由于重量体积以及安全因素等限制,开发车用动力锂电池要比开发大型动力储能电池的难度大很多。重要的是低廉的价格、较长的寿命和长期稳定的充放电性能,这些技术都有望在短时间内获得解决。

储能电池开发难度低于电动汽车电池,但行业进入门槛极高,未来大型储能电池公司一定在电动汽车电池公司中出现。作为负极材料制造商,要从完善生产管理和工艺技术两方面入手,逐步降低制造成本,并不断开发具有不同特性的多品种负极材料以适应不同用途电池的要求,为拓宽锂离子电池的应用范围,为参与国际电池领域的竞争,创造有利条件。

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