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快充对锂电池负极材料的要求有哪些?

2022.9.19
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coco5517

认真做好每一件喜欢的事,把每一件要做的事都变成喜欢并认真去做的事

  锂离子电池充电的时候,锂向负极迁移。而快充大电流带来的过高电位会导致负极电位更负,此时负极迅速接纳锂的压力会变大,生成锂枝晶的倾向会变大,因此快充时负极不仅要满足锂扩散的动力学要求,更要解决锂枝晶生成倾向加剧带来的安全性问题,所以快充电芯实际上重要的技术难点为锂离子在负极的嵌入。

  A、目前市场上占有统治地位的负极材料仍然是石墨(占市场份额的90%左右),根本原因无他便宜(你们天天嫌电池贵,叹号!),以及石墨综合的加工性能、能量密度方面都比较优秀,缺点相对较少。石墨负极当然也有问题,其表面关于电解液较为敏感,锂的嵌入反应带有强的方向性,因此进行石墨表面处理,提高其结构稳定性,促进锂离子在基上的扩散是重要要努力的方向。

  B、硬碳和软碳类材料近年来也有不少的发展:硬碳材料嵌锂电位高,材料中有微孔因此反应动力学性能良好;而软碳材料与电解液相容性好,MCMB材料也很有代表性,只是硬软碳材料普遍效率偏低,成本较高(而且想像石墨相同便宜恐怕从工业角度上看希望不大),因此目前用量远不及石墨,更多用在一些特种电池上。

  C、有人会问笔者钛酸锂如何。简单说一下:钛酸锂的优点是功率密度高,较安全,缺点也明显,能量密度很低,按Wh计算成本很高。因此作者关于钛酸锂离子电池的观点一直是:是一种有用的在特定场合下有优势的技术,但是关于很多对成本、续航里程要求较高的场合并不太适用。

  D、硅负极材料是重要的发展方向,松下的新型18650电池已经开始了对此类材料的商用进程。但是如何在纳米化追求性能与电池工业关于材料的一般微米级的要求方面达到一个平衡,仍是比较有挑战性的工作。

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