鉅大LARGE | 點擊量:706次 | 2023年02月02日
金屬鋰復合負極材料可提升鋰電池能量密度 未來發(fā)展空間大
金屬鋰可直接作為負極材料,但存在安全隱患,長期循環(huán)使用時,會出現體積膨脹、鋰枝晶生長等問題,體積膨脹會導致電極結構坍塌,鋰枝晶生長會刺穿電池隔膜,造成電池短路。
在鋰電池中,負極起到氧化用途,是電路中電子流出的一極,負極材料是構成負極的材料,其性能直接影響鋰電池的能量密度。可用于負極的材料種類較多,大多數仍處于探索階段,目前,鋰電池中常用的負極材料為天然/人造石墨等碳素材料。金屬鋰復合負極材料具有超高比容量、極低電化學電位的優(yōu)點,應用在鋰電池中,可大幅提高鋰電池能量密度,是一種新型負極材料。
消費電子功能集成度不斷提升,能耗不斷增大,而其體積不斷縮小,對鋰電池能量密度的要求不斷提高;純電動汽車的續(xù)航能力是限制其應用普及率快速提升的重要因素之一,新能源汽車產業(yè)對高能量密度的鋰電池需求迫切。金屬鋰復合負極材料的理論比容量高、電化學電位極低,是高能量密度鋰電池的理想負極材料,未來有望取代石墨材料,市場發(fā)展空間巨大。
根據新思界產業(yè)研究中心公布的《2021-2025年金屬鋰復合負極材料行業(yè)深度市場調研及投資策略建議報告》顯示,2015-2020年,我國負極材料市場呈現持續(xù)上升態(tài)勢,年均復合上升率超過30%;2020年,我國負極材料出貨量約為37萬噸?,F階段,我國負極材料市場中,人造石墨和天然石墨占據絕對主導地位,若未來金屬鋰復合負極材料能夠替代石墨材料,其發(fā)展空間廣闊。
金屬鋰復合負極材料的制備方法重要有:采用原位反應法在金屬鋰表面制備氮化鋰(Li3N)薄膜;采用磁控濺射法在金屬鋰表面沉積a-C納米薄膜;采用抽濾法、水合肼還原、機械壓實等工藝制備rGO/Li復合負極材料;以3D材料為載體,將熔融金屬鋰注入3D材料中得到復合負極材料等。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
金屬鋰可直接作為負極材料,但存在安全隱患,長期循環(huán)使用時,會出現體積膨脹、鋰枝晶生長等問題,體積膨脹會導致電極結構坍塌,鋰枝晶生長會刺穿電池隔膜,造成電池短路。這些因素限制了金屬鋰作為負極材料的使用,金屬鋰復合負極材料可以有效解決這些問題,因此其技術研究不斷深入。
新思界行業(yè)分析人士表示,2021年,我國政府將高能量密度金屬鋰基二次電池及其關鍵材料列入"高端功能和智能材料"重點專項,提出研究金屬鋰基二次電池的基礎科學問題、關鍵材料和技術。在國家政策的推動下,我國金屬鋰復合負極材料技術研究步伐以及研究成果產業(yè)化轉化速度有望加快。
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