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石墨粉电镀法镀覆铜、锌、银工艺研究 ...
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石墨粉电镀法镀覆铜、锌、银工艺研究
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什么是负极材料
炭材料是发现最早(1926 年) 用于锂离子电池(LIB)负极的材料,到20 世纪80 年代进一步发现锂在炭材料中嵌入反应的电位接近锂的电位,不容易与有机溶剂反应,并具有很好的循环性能,故认为是最佳,也是应用最为广泛的锂离子电池的负极材料。目前,开发和使用的锂离子电池负极材料主要有石墨、软碳(Soft Carbon) 、硬碳(Hard Caobon) 等。在石墨中有天然石墨、人造石墨、石墨碳纤维。在软碳中常见的有石油焦、针状焦、碳纤维、中间相碳微球(Mesocarbon Microbends , 缩写MCMB) 等。硬碳是指高分子聚合物的热解碳。常见的有树脂碳、有机聚合物热解碳、碳黑等。在锂离子电池负极材料中,石墨类碳负极材料以其来源广泛,价格便宜,一直是负极材料的主要类型。除石墨化中间相碳微球(MCMB)、低端人造石墨占据小部分市场份额外,改性天然石墨正在取得越来越多的市场占有率。我国拥有丰富的天然石墨矿产资源,在以天然石墨为原料的锂离子负极材料的产业化方面,深圳贝特瑞电池材料有限公司以高新科技促进传统产业的发展,运用独特的整形分级、机械改性和热化学提纯技术,将普通鳞片石墨加工成球形石墨,将纯度提高到99.95%以上,最高可以达到99.9995%。并通过机械融合、化学改性等先进的表面改性技术研制、生产出具有国际领先水平的高端负极材料产品,其首次放电容量达360mAh/g 以上,首次效率大于95%,压实比达1.7g/cm3,循环寿命500 次容量保持在88%以上。产品出口至日本、韩国、美国、加拿大、丹麦、印度等国家,并在国内40 余家锂电厂家应用。该公司年产1800 吨天然复合石墨(MSG、AMG、616、717、818 等)、1200 吨人造石墨负极材料(SAG 系列、NAG 系列、316 系列、317 系列)、3000 吨球形石墨(SG)、5000 吨天然微粉石墨和600 吨锰酸锂正极材料,并正在不断扩大生产规模,同时可以根据客户的需求、工艺、设备以及存在的问题为客户开发客户需要的产品。生产的产品品质稳定、均一,具有很好的电化学性能和卓越加工性能,可调产品的比表面积、振实密度、压实密度、不纯物含量和粒度分布等。主要生产设备和检测仪器均从国外进口,从而形成该公司独特的核心竞争力的一部分。在锂离子电池负极材料行业贝特瑞已经引领了该行业的发展方向。表1 不同厂家天然石墨负极材料性能比较&表2不同厂家人造石墨负极材料性能比较表3不同厂家中间相碳微球(MCMB)负极材料性能比较表4 负极材料竞争力相对于国内主要发展天然石墨负极,日本更注重硬碳材料的研究,如树脂碳(如酚醛树脂、环氧树脂、聚糠醇PFA-C等)、有机聚合物热解碳(PVA,PVC,PVDF,PAN等)、碳黑(乙炔黑)。其中,日本Sony公司已把聚糠醇树脂碳PFA-C用作锂离子电池负极材料,PFA-C的容量可达400mAh/g,PFA-C晶面间距(d002)相当,这有利于锂的嵌入而不会引起结构显著膨胀,具有很好的充放电循环性能。另一种硬碳材料是由酚醛树脂在800℃以下热解得到的非晶体半导体材料多并苯(PAS),其容量高达800mAh/g,晶面间距为0.37-0.40nm,有利于锂在其中嵌入-脱嵌,循环性能好。石墨负极材料已成功商品化,但还有一些难以克服的弱点。这是因为碳负极在有机电解液中会形成钝化层(SEI层),该层虽可传递电子和锂离子,但会引起初始容量的不可逆损失;而且碳电极的电位与金属锂的电位很接近,当电池过充电时,碳电极表面易析出金属锂,从而可能会形成锂枝晶而引起短路;其次,在高温下,碳负极上的保护层可能分解而导致电池着火;另外,碳电极的性能受制备工艺的影响很大。鉴于以上情况,寻找性能更为良好的非碳负极材料仍是锂离子电池研究的重要课题。近年来,有很多研究者都报告了他们研究非碳负极材料所取得的成果,尤其在有关金属间化合物方面。他们的研究结果表明,金属基化合物相对于纯金属负极材料来说,比容量虽有少量的降低,但循环性能却有明显的改善。您现在的位置:首页 >>&&&&&
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