Was sind die Eigenschaften der "vier Overlords" von Lithiumbatterie-Kathodenmaterialien?

Der negative Pol der Lithium-Ionen-Batterie besteht aus dem negativen Material Aktivmaterial Kohlenstoffmaterial oder dem Nicht-Kohlenstoff-Material, dem Klebstoff und der Additivmischung, um den Pastenklebstoff durch Trocknen der Rolle auf beiden Seiten gleichmäßig in der Kupferfolie zu benetzen Komprimierung wird. Das Kathodenmaterial ist der Hauptkörper der Lithium-Ionen-Batterie, wodurch Lithium-Ionen beim Laden und Entladen eingebettet und freigesetzt werden.

Wenn eine Lithiumbatterie geladen wird, ionisieren Lithiumatome in der positiven Elektrode zu Lithiumionen und Elektronen, und Lithiumionen bewegen sich zur negativen Elektrode, um Lithiumatome mit Elektronen zu synthetisieren. Während der Entladung ionisieren Lithiumatome von der negativen Elektrodenoberfläche im Graphitkristall zu Lithiumionen und Elektronen und synthetisieren Lithiumatome an der positiven Elektrode.

Das Kathodenmaterial beeinflusst hauptsächlich den ersten Wirkungsgrad und die Zyklusleistung der Lithiumbatterie. Die Leistung des Kathodenmaterials wirkt sich auch direkt auf die Leistung der Lithiumbatterie aus. Das negative Material macht etwa 5-15% der Gesamtkosten der Lithiumbatterie aus. Die Arten von Anodenmaterialien umfassen eine Kohlenstoff-negative Elektrode und eine Nicht-Kohlenstoff-negative Elektrode. Aus technischer Sicht wird das zukünftige Lithiumionenbatterie-Kathodenmaterial eine Vielzahl von Eigenschaften aufweisen.

Mit dem Fortschritt der Technologie hat sich das Kathodenmaterial der Lithium-Ionen-Batterie von einem einzelnen künstlichen Graphit zu natürlichem Graphit, Mesophasen-Kohlenstoffmikrokugeln, künstlichem Graphit, weichem Kohlenstoff / Hartkohlenstoff, amorphem Kohlenstoff, lithiumtitanat, Silizium-Kohlenstoff-Legierung und anderen Anoden entwickelt Materialien koexistieren.

Vier negative Materialien

Exklusives Graphen

Graphen ist ein zweidimensionaler Kristall aus Kohlenstoffatomen, die nur ein Atom dick sind. Es wird von Wissenschaftlern weithin als König der neuen Materialien für seine dünne Textur, hohe Härte und schnelle Elektronenbewegung gelobt. Der "König" der hervorragenden chemischen Eigenschaften des neuen Energiemarktes bleibt zwar noch in der "konzeptionellen" Phase.

Wenn Graphen als Lithiumanodenmaterial verwendet wird, erfordert es eine unabhängige vor- und nachgelagerte Industriekette, einen hohen Preis und ein komplexes Verfahren, was viele Hersteller von Anodenmaterialien scheuen lässt. Dennoch gibt es einige inländische Unternehmen, die Schwierigkeiten haben, voranzukommen. Derzeit haben einige bekannte chinesische Unternehmen wie Ampo, Dafu Technology und Beitri begonnen, die Graphenindustrie aufzubauen.

In der Industrie gibt es jedoch wachsende Zweifel an Graphen als Kathodenmaterial. Einige Leute glauben, dass Graphen eine sehr geringe Schwingungs- und Verdichtungsdichte sowie hohe Kosten aufweist, was die Aussicht auf Graphen als Batteriekathodenmaterial sehr gering macht. Angesichts seiner anhaltenden Beliebtheit ist es jedoch fair, es als Ein-Parteien-Hegemon zu bezeichnen.

Kontrolle der "Heimat" von künstlichem Graphit

Derzeit sind die Anodenmaterialien hauptsächlich natürlicher Graphit und künstlicher Graphit. Hu Bo, General Manager von Huzhou Chuangya, sagte: "Das natürliche Graphitgramm hat eine hohe Kapazität, ein einfaches Verfahren und einen niedrigen Preis. Das künstliche Graphitverfahren ist komplexer, teurer, aber besser in Bezug auf Recycling und Sicherheit. Durch verschiedene technische Verbesserungsmöglichkeiten kann das Zwei Arten von Graphitanodenmaterialien können "Vorteile und Nachteile vermeiden", aber derzeit hat künstlicher Graphit für Leistungsbatterien einen gewissen Vorteil.

Und diese eine Ansicht hat sich auch auf dem Markt bewährt. Laut relevanten Medienforschungsdaten betrug Chinas natürliche Graphitproduktion im ersten Quartal dieses Jahres 4.770 Tonnen, ein Plus von 16,3% gegenüber dem Vorjahr. Die Lieferungen von künstlichem Graphit erreichten 15.160 Tonnen und lagen damit um 110,5 Prozent über dem Vorjahreswert. Nach den obigen Daten ist der Versand von künstlichem Graphit viel höher als der von natürlichem Graphit, und der wichtige Grund für dieses Phänomen ist die starke Nachfrage nach Leistungsbatterien auf dem Markt in diesem Jahr.

Mesophase-Kohlenstoffmikrokugeln mit stabilen Eigenschaften

Mesophase-Kohlenstoffmikrokugeln sind typische Weichkohlenstoffe mit hohem Graphitierungsgrad, stabiler Struktur und hervorragenden elektrochemischen Eigenschaften. Laut den Statistiken der Forschungsabteilung des chinesischen Ressourcennetzwerks belief sich der Transport von Kathodenmaterialien in China im Jahr 2012 auf 27.650 Tonnen, darunter 59% auf natürlichen Graphit, 30% auf künstlichen Graphit und 8% auf graphitierte Zwischenkohlenstoff-Mikrokugeln. In dieser Hinsicht sind Mesophasen-Kohlenstoffmikrokugeln neben natürlichem Graphit und künstlichem Graphit die drittwichtigsten Kohlenstoffanodenmaterialien.

Laut Online-Beschichtung weisen die Zwischenphasen-Kohlenstoffmikrokugeln eine höhere Vergrößerungsleistung als natürlicher Graphit und künstlicher Graphit auf und haben offensichtliche Vorteile bei der Verwendung in Flugzeugmodellen und Elektrowerkzeugen. Darüber hinaus bestimmt seine thermische Stabilität und chemische Stabilität, dass es nicht anfällig für chemische Reaktionen ist, die Verwendung von lithiumbatterien zur Erhöhung der Sicherheit. Aufgrund der hohen Produktionskosten, des komplexen Verfahrens und des einfachen Austauschs war die Herstellung und Vermarktung von Mesophasen-Kohlenstoffmikrokugeln jedoch ohne allzu große Entwicklung in einer stabilen Position.

Siliziumverbundwerkstoff der neuen Welt

Kürzlich erregte ein Artikel die Aufmerksamkeit von kleinem Make-up, der Titel lautet "Silizium" und "Graphit" Liebe und Hass! . Das theoretische Kapazitätsverhältnis von Siliziumanodenmaterialien erreichte über 4200 mAh / g, viel höher als das von Graphitanodenmaterialien (372 mAh / g). Aber natürliche Defekte von Siliziumanodenmaterialien, Lithium ist in die Siliziumzelle eingebettet, können zu starkem Aufblasen von Silizium führen, was schnell zu einer verringerten Kapazität führt, um diese Mängel zu überwinden. Siliziumanodenmaterialien und Wissenschaftler werden Siliziumanoden- und Graphitmaterialien zusammen sein, Silizium Kohlenstoff-Verbundmaterial kommt und ist bekannt als das Li-Ionen-Batterieanodenmaterial der "neuen Welt".

Laut Online-Beschichtung verwendet das von Tesla herausgegebene Modell 3 eine negative Silizium-Kohlenstoff-Elektrode als neues Material für power-batterien. Durch Zugabe von 10 Prozent Materialien auf Siliziumbasis zum künstlichen Graphit kann Tesla eine Batteriekapazität von mehr als 550 mAh / g und eine Batterieenergiedichte von bis zu 300 Wh / kg erreichen. Die Verwendung von Silizium-Kohlenstoff-Verbundwerkstoffen zur Verbesserung der Energiedichte der Batterie ist eine der branchenweit anerkannten Richtungen.

Die "vier Oberherren" von Kathodenmaterialien haben ihre eigenen Vorzüge. Auf dem gegenwärtigen Markt für Kathodenmaterialien ist die Zukunft von Graphen jedoch ungewiss. In den letzten Jahren war in einem Verbraucher der erste künstliche Graphit, steht auch vor der Herausforderung von Hochleistungs-Silizium-Kohlenstoff-Verbundwerkstoffen, der weltweit neue Energie-Automobil-Marktführer Tesla die Verwendung von Silizium-Kohlenstoff-Verbundwerkstoffen, wird einen Boom von Siliziumkarbid auslösen Verbundwerkstoffe, die vom zukünftigen Markt für Lithiumbatteriekathodenmaterialien betroffen sind oder neu gemischt werden. Die in einer stabilen Position befindlichen Mesophasen-Kohlenstoffmikrokugeln werden jedoch in Zukunft keine großen Schwankungen hervorrufen.

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