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鋰電池硬碳負極材料在新能源車領域的應用

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2018年12月27日  

負極指電源中電位(電勢)較低的一端。在原電池中,是指起氧化作用的電極,電池反應中寫在左邊。從物理角度來看,是電路中電子流出的一極。而負極材料,則是指電池中構成負極的原料,目前常見的負極材料有碳負極材料、錫基負極材料、含鋰過渡金屬氮化物負極材料、合金類負極材料和納米級負極材料。


負極材料是決定鋰離子電池性能的關鍵因素之一,目前商業化鋰離子電池采用的負極材料主要包括:1、石墨類碳材料,分為天然石墨、人造石墨;2、無序碳材料,包括硬碳和軟碳;3、鈦酸鋰材料;4、硅基材料,主要分為碳包覆氧化亞硅復合材料、納米硅碳復合材料、無定形硅合金。


本文主要說明鋰電池硬碳負極材料在新能源車領域的應用,硬碳(HardCarbon)是指石墨化碳,一般為500~700mAh。硬碳結構穩定且充放電循環壽命長,且碳鋰電位能夠高于0。2V,安全性能更好。硬碳的結晶分散,鋰離子容易進出,便于增加電池的輸出功率,但缺點是存儲的鋰離子的量較少,因此容量會變小。


簡單估算,一輛日產LeafEV需要的鋰電池(24kWh)相當于4400多部蘋果iPhone5手機的鋰電池(3。8V/1434mAh,約合5。45Wh),即使一輛配備2。4kWh鋰電池的混合動力車(HEV)也需要440部iPhone5鋰電池。因此,電動汽車(EV)和混合動力車等動力鋰電池市場對那些領先的負極材料企業非常具有吸引力。結合硬碳材料的特點來看,它相對更適合于重視輸出功率的混合動力車(HEV)用動力鋰電池的制造。資料顯示,目前已有不少HEV動力鋰電池企業在采用硬碳作為負極材料。如本田(Honda)推出的思域HEV,日產風雅HEV鋰電池。這些動力鋰電池的單位重量輸出密度均高達3550~4000W/kg,比原來鎳氫電池(Ni-MH)的約1200W/kg提高到了3倍以上。


鋰電池硬碳負極材料制成的鋰電池具有高電壓、高能量、循環壽命長、無記憶效應等眾多優點,已經在消費電子、電動工具、醫療電子等領域獲得了廣泛應用。在純電動汽車、混合動力汽車、電動自行車、軌道交通、特種航天、船舶艦艇等交通領域逐步獲得推廣。同時,鋰離子電池在大規模可再生能源接入、電網調峰調頻、分布式儲能、家庭儲能、數據中心備用電源、通訊基站、工業節能、綠色建筑等能源領域也顯示了較好的應用前景。

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