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                碳纖維解讀碳材料作為鋰電池負極材料有什么特征和優勢
                發布人:裕豐碳纖維 發布時間:2018-11-15 13:54 閱讀量:

                  商品化的鋰離子電池的結構通常包括:正極、負極、隔膜、電解液、中心端子、正極引線、電池外殼、負極引線、絕緣材料、安全閥、溫度控制端子川。其中,正負極、電解液以及隔膜是鋰離子電池的主要研究對象。常用的正極材料主要為鉆酸鋰、錳酸鋰、磷酸亞鐵鋰等;負極材料主要為天然石墨、MCMB、針狀焦、樹脂炭、生物質炭等炭材料,還有近年成為研究熱點的欽酸鋰等。圖為鋰離子電池的典型結構示意圖,鋰離子二次電池的能量密度很大程度上依賴于負極材料。

                碳纖維解讀碳材料作為鋰電池負極材料有什么特征和優勢

                碳纖維解讀碳材料作為鋰電池負極材料有什么特征和優勢

                  目前,鋰離子電池炭負極的研究和應用主要是圍繞著石墨化炭和難石墨化炭(硬炭)兩大類材料而展開的。鋰離子電池的炭負極最先商業化應用的是非石墨化炭材料(石油焦),1993-1994年松下電池工業公司和三洋電機公司進人市場后采用了容量更高的石墨化炭材料,從此兩大類炭材料的競爭也山此展開。兩類炭負極的實際應用情況雖然沒有準確的統計數據,但有專家估計目前市售的鋰離子電池中有75%以上的負極材料采用的是石墨類炭負極材料。雖然目前有很多具有發展前景的非碳類負極有可能應用于鋰離子電池領域,但他們仍將面臨很多的挑戰,因此今后在很長一段時間內,鋰離子電池容量的提高仍將依賴于炭負極材材料的發展和完善。當前,市售的石墨類炭材料主要有以下幾類,包括石墨化MCMB、石墨落盡干維、人造石墨和天然石墨等,它們雖然都同屬于石墨類材料.但在實際應用中有各白的特點.形成了相互競爭的局面。

                  在動力電池的應用方面,在性能更好、價格更低的負極材料出現以前,MCMB仍然是目前研究比較多的負極材料之一.MCMB用作鋰離子負極材料處理除了具有石墨類炭負極的一般特征外,在其結構和形態方面也具有以下特有的優勢.

                  (1)MCMB本身具有球狀結構,堆積密度大.可以實現緊密填充,制作體積比容量更高的電他;

                  (2)比表面積小.減少了充電時電解液在其表面生成SEI膜等副反應引起的不可逆容量損失,還可以提高安全性;

                  (3)MCMB具有層狀分子平行排列結構,有刊于鋰離子的嵌人與脫嵌.一般經分級處理后,符合粒徑要求的產品就直接用作鋰離子負極材料;

                  (4)由于其特有的球形和穩定的內部結構,能滿足大電流充放電的要求。當前,在低成本、高性能的大背景下.炭微球如何繼續進一步提高其可逆放電容量并保持自己獨特的性能優勢,同時降低生產成本.是迫切需要解決的問題。但是.炭微球的生產工藝決定了MCMB的價格較高。因此,如果能從瀝青、石油焦等廉價的原料出發,開發一種具有同樣優良倍率特性的鋰離子電池負極材料,將會是具有一定科研價值和市場價值的。

                  兩親性炭材料(anrphiphiliccarbonaceousmaterial,ACM)是一種以瀝青、生焦等為前軀體制備的具有水溶性、富官能團性、熱固性等優點的碳質材料。ACM在制備炭材料過程中可以避免有機溶劑的使用.降低化學試劑用量,省去氧化穩定化過程,共有經濟、節能、環保等特點,符合綠色化工的要求。本研究以ACM水溶液為分散相,二甲M硅油為分散介質,采用溶劑揮發法宏量制得ACM微米球。經測試,石墨化后的ACM基炭微球作為鋰離子電池負極材料具有較高的容量與首次效率,井表現出優良的倍率放電性能,是一種很有潛力的新型鋰離子電池負極材料。

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