鋰離子電池負(fù)極材料:(1)碳材料:石墨化碳材料、無定型碳材料。如石墨、軟碳、中間相碳微球已在國內(nèi)有開發(fā)和研究,硬碳、碳納米管、巴基球C60等多種碳材料正在被研究中。(2)其它材料:氮化物、硅基材料、錫基材料、新型合金、納米氧化物等。
負(fù)極材料:多采用石墨。新的研究發(fā)現(xiàn)鈦酸鹽可能是更好的材料。負(fù)極反應(yīng):放電時鋰離子脫插,充電時鋰離子插入。充電時:xLi+xe6C-LixC6放電時:LixC6→xLi+xe+6C大體分為以下幾種:
第一種是碳負(fù)極材料:石墨化碳材料、無定型碳材料。如石墨、軟碳、中間相碳微球已在國內(nèi)有開發(fā)和研究,硬碳、碳納米管、巴基球C60等多種碳材料正在被研究中。實際用于鋰離子電池的負(fù)極材料基本上都是碳素材料,如人工石墨、天然石墨、中間相碳微球、石油焦、碳纖維、熱解樹脂碳等。同第二種是錫基負(fù)極材料:錫基負(fù)極材料可分為錫的氧化物和錫基復(fù)合氧化物兩種。氧化物是指各種價態(tài)金屬錫的氧化物。沒有商業(yè)化產(chǎn)品。
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參與本次圓桌論壇的嘉賓有:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院、國家生豬產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟秘書長鄧近平,播恩集團(tuán)董事長鄒新華,江西齊順畜牧科技有限責(zé)任公司董事長江作川,南昌大學(xué)教授萬金保?!掇r(nóng)財寶典》畜牧版主編彭進(jìn)主持本次圓桌論壇。主持人:首先問一個廣大養(yǎng)豬人比較關(guān)心的問題,全國多個省份包括江西都出臺了禁養(yǎng)限養(yǎng)規(guī)定,那么根據(jù)目前狀況江西哪些地方還可以養(yǎng)豬?哪些地方不適宜發(fā)展養(yǎng)豬業(yè)了?江作川:現(xiàn)在我們國家對于南方水網(wǎng)比較重視,水庫河流還有高速公路及村莊旁都在限制養(yǎng)豬。
第三種是含鋰過渡金屬氮化物負(fù)極材料,沒有商業(yè)化產(chǎn)品。
第四種是合金類負(fù)極材料:包括錫基合金、硅基合金、褚基合金、鋁基合金、梯基合金、鎂基合金和其它合金,沒有商業(yè)化產(chǎn)品。
第五種是納米級負(fù)極材料:納米碳管、納米合金材料。
第六種納米材料是納米氧化物材料:目前合肥翔正化學(xué)科技有限公司根據(jù)2009年鋰電池新能源行業(yè)的市場發(fā)展*新動向,諸多公司已經(jīng)開始使用納米氧化鈦和納米氧化硅添加在以前傳統(tǒng)的石墨,錫氧化物,納米碳管里面,極大的提高鋰電池的沖放電量和充放電次數(shù)。
幾個與鋰離子電池負(fù)極材料有關(guān)的概念
電化學(xué)容量:單位質(zhì)量的活性物質(zhì)充電或放電到*大程度時的電量,一般用mAh/g表示。
不可逆容量損失:在充放電過程中,電極的充放電效率低于100%,及放電的電化學(xué)容量低于充電,損失的部分被稱為不可逆容量損失。電極電位:理想的負(fù)極材料的電極電位應(yīng)與金屬鋰接近,隨鋰的嵌入量不同變化不大。石墨的電極電位在0.4V到0.0V之間變化,是比較合適的負(fù)極材料。
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充放電倍率:反應(yīng)電池充放電的快慢。
循環(huán)性:電極材料在反復(fù)充放電過程中保持電化學(xué)容量的能力。電池循環(huán)性與電極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性有關(guān)。
鋰離子電池負(fù)極材料存在問題
(1)電壓滯后,即鋰的嵌入反應(yīng)在0~0.25V之間進(jìn)行(相對于Li+/Li)而脫嵌反應(yīng)則在1V左右發(fā)生;
(2)理論上還需進(jìn)一步深化。這有賴于各種高純度、結(jié)構(gòu)規(guī)整的原料及碳材料的制備和更為有效的結(jié)構(gòu)表征方法的建立。
鋰離子電池負(fù)極材料發(fā)展方向
(1)更小的納米尺度的嵌鋰微結(jié)構(gòu)。
(2)制備高純度和規(guī)整的微結(jié)構(gòu)碳負(fù)極材料。
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鋰離子電池的正極材料有很多種,按正極材料的不同,可分為鈷酸鋰,錳酸鋰,三元材料,磷酸鐵鋰和鈦酸鋰等。三元鋰電池是指使用鎳、鈷、錳三種過渡金屬氧化物作為正極材料的鋰電池,由于它綜合了鈷酸鋰,鎳酸鋰和錳酸鋰三類材料的優(yōu)點(diǎn),性能優(yōu)于以上任一單一組分正極材料。實驗分析標(biāo)明,三種不同化合價的元素形成了超晶格結(jié)構(gòu),三種組分之間存在明顯的協(xié)同效應(yīng),使得材料更加穩(wěn)定,且放電平臺高達(dá)3.6V,因此被認(rèn)為是*有應(yīng)用前景的正極材料之一。三元電池具有能量密度高,安全穩(wěn)定性好,支持高倍率放電等優(yōu)異的電化學(xué)特性,以及價格適中的成本優(yōu)勢,在消費(fèi)類數(shù)碼電子產(chǎn)品,工業(yè)設(shè)備,醫(yī)療儀器等中小型鋰電池領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用,并在智能機(jī)器人,AGV物流車,無人機(jī)和新能源汽車等動力鋰電池領(lǐng)域顯示出了強(qiáng)勁的發(fā)展?jié)摿Α?/span>
目前對三元材料的研究主要集中在前驅(qū)體的制備,材料的合成以及電化學(xué)性能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系上。該材料中大部分過渡金屬元素Ni、Co、Mn分別以+2、+3、+4價態(tài)存在,在充放電過程中,發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的只有Ni2+/Ni4+和Co3+/Co4+,Mn基本不參與電化學(xué)反應(yīng),只是起到穩(wěn)定材料結(jié)構(gòu)的作用。關(guān)于制備方法,工業(yè)上常用的合成方法有:高溫固相法,共沉淀法,溶膠-凝膠法,水熱合成法,燃燒法等。三元材料是一種綜合性能優(yōu)越的鋰電池正極材料,在一定范圍內(nèi)改變?nèi)N材料的摩爾配比,并加入相應(yīng)的添加劑(粘結(jié)劑,導(dǎo)電劑,集流體等),可以得到在某一方面有突出的表現(xiàn)特性,比如動力型三元鋰電池,容量型三元鋰電池,超低溫三元鋰電池等等。
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