石墨在锂电池中的应用近况及成长偏向

 公司动态     |      2022-05-05 00:31
本文摘要:石墨在锂电池中的应用近况及成长偏向 石墨被国际公认为是“21 世纪支撑高新技能成长的战略资源”。跟着全球经济情况改善,石墨在战略性新兴行业的应用,尤其是在新能源汽车等行业的应用将会快速增加。石墨:抱负的负极质料 天然石墨是在高温下有机成因的碳质物变质而成,呈钢灰色、黑灰色,具有半金属光泽,晶体布局属六方晶系,呈六边形层状布局,具有耐高温、导热、导电、润滑、可塑和抗腐化性等特性。

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石墨在锂电池中的应用近况及成长偏向 石墨被国际公认为是“21 世纪支撑高新技能成长的战略资源”。跟着全球经济情况改善,石墨在战略性新兴行业的应用,尤其是在新能源汽车等行业的应用将会快速增加。石墨:抱负的负极质料 天然石墨是在高温下有机成因的碳质物变质而成,呈钢灰色、黑灰色,具有半金属光泽,晶体布局属六方晶系,呈六边形层状布局,具有耐高温、导热、导电、润滑、可塑和抗腐化性等特性。

石墨是较早应用的负极质料,与其他碳质料比拟,其导电性、结晶度更高,杰出的层状布局和充放电电压也十分适合正极质料的脱/嵌运动,且今朝工艺成熟、成本较低,是较为抱负的负极质料。改性:优化负极质料的机能 石墨负极一般接纳天然鳞片石墨,但存在以下几个缺点: (1)鳞片石墨粉具有较大的比外貌积,对负极的首次充放电效率有较大影响; (2)石墨的片层布局决定了Li + 只能从质料端面嵌入,并逐渐扩散入颗粒内部,由于鳞片石墨的各向异性,Li + 扩散路径较长且不匀称,导致其比容量较低; (3)石墨的层间距较小,增加了Li+的扩散阻力,且倍率机能较差,快速充电时Li+易在石墨外貌沉积形成锂枝晶,导致严重的宁静隐患。

为相识决这些问题,可以接纳颗粒球形化、外貌氧化、外貌氟化、外貌包覆软碳、硬碳质料以及其它方式的外貌修饰和微布局调解等技能对天然石墨举行改性处置惩罚。从成本和机能的综合思量,今朝工业界石墨改性主要使用碳包覆工艺处置惩罚。贸易化应用的改性天然石墨比容量为 340~370mA·h/g,首周库仑效率90%~93%,100% DOD轮回寿命可到达1000次以上,根基可以满意消费类电子产物对小型电池机能的要求。

创新:挖掘石墨应用潜力 跟着新能源汽车、3C等财产的迅速成长,人们陆续对准锂离子电池新的技能偏向,追求高能量密度、高功率密度以及更长命命等更高机能,这对石墨负极提出了更高的要求。石墨精矿经进一步深加工可得到石墨成品,如石墨烯、球化石墨、可膨胀石墨、柔性石墨、氟化石墨、核石墨、浸硅石墨等高端产物。

而这些高端产物的开辟操纵又会将石墨在锂电池中的的应用晋升到一个新的高度。如石墨烯具有优良的导电性、可以或许缓解电极质料的体积膨胀等,从而大幅提高动力电池的机能,因此石墨烯在锂离子电池的正极、负极、集流体、隔阂、导电添加剂等方面应用较广,将来市场前景尤为辽阔,是此刻研究存眷的热点。

球形石墨具有杰出的导电性、结晶度高、成本低、理论嵌锂容量高、充放电电位低且平坦等特点,是海内外锂离子电池出产用负极质料的换代产物。跟着电动汽车和锂离子电池在中国和世界其他地域的普及率上升,Roskill 预测,到 2026 年,全球电池应用对石墨的总需求将增长 16% ~26%。2020年12月16日,中国粉体网旗下粉体公然课平台将举办首届“ 2020石墨基锂离子电池负极质料研究网络研讨会”,届时来自 中南大学冶金与情况学院传授、博士生导师杨娟将作《 石墨在锂电池中的应用近况及成长偏向》陈诉,将从石墨的种类、衍生质料、复合质料等方面阐发石墨在锂电池中的应用近况及其在下一代高能量密度、高功率密度锂电池中的应用潜力和成长偏向。

杨娟传授简介 杨娟,女,1983年11月生,工学博士,中南大学冶金与情况学院传授,博士生导师,湖南省普通高校青年主干教师。持久从事新能源质料与器件偏向的讲授与科研事情。

已主持完成国度自然科学基金项目、国际互助与交流项目、国度重点研究打算项目子课题、重大横向科研课题等10余项。以第一作者或通讯作者在质料、电化学、新能源范畴的Green Chemistry、Journal of Materials Chemistry A等国际期刊上颁发论文50余篇,个中ESI高被引论文5篇;以第一发现人获授权发现专利10余项;获省部级科技进步一等奖1项、二等奖3项;获湖南省高档教育省级讲授结果奖二等奖1项以及第二届全国高校冶金院长(青年教师类)奖。

参考资料: 陆浩等.锂离子电池负极质料财产化技能进展 时杰等.石墨基锂离子电池负极质料研究进展 左力艳等.全球石墨资源财产近况阐发与我国石墨行业成长发起返回,检察更多。


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