新型纳米材料在锂电池中的应用 吸墨电池介绍?

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新型纳米材料在锂电池中的应用

吸墨电池介绍?

吸墨电池介绍?

吸墨电池有很大的比表面积,相对于石墨,理论上可以携带更多的锂离子,得到和失去锂离子的速度都很快,这种特性给锂离子电池增加容量,加快充放电速度提供了物理基础。但是在试验中,石墨烯直接做负极材料的综合效果并不好,这主要是因为在现有的使用液态电解质的锂离子电池中,在石墨烯表面会发生严重的副反应,产生了不能储能的副产物,使其不能很好地可逆储锂。
“从原理上说,石墨烯用于导电添加剂可能会有更好的表现,但是制备高质量石墨烯的工艺复杂,且成本极高。”李泓直言,现在石墨烯达到量产能力的很少,石墨烯的制备方法很多,要制造真正达到电池级应用的石墨烯导电添加剂,成本下不来,现在和炭黑、碳纳米管相比没有明显优势。而且解决工业级别的石墨烯与现有电极材料的均匀分散远非易事,碳纳米管在电池中应用的分散技术研究了近10年才取得了突破。
“石墨烯在锂离子电池中的应用还有许多具体技术难题需要突破。现在不能说石墨烯就没有用,但显然不能夸大其词,任何产品要应用应该考量综合技术指标,必须在产品量级上来讲对比优势才有意义。”李泓补充说。

锂电负极材料?

碳素材料
目前,锂离子电池所采用的负极材料一般都是碳素材料,如石墨、软碳(如焦炭等)、硬碳等。 正在探索的负极材料有氮化物、PAS、锡基氧化物、锡基氧化物、锡合金,以及纳米负极材料等。

锂子电池负极材料有没有毒?

锂子电池负极材料是没有毒的。
锂离子电池由正负极、隔膜和电解液等四大主要原材料组成,其中负极材料是影响锂离子电池容量、循环和倍率(快充)性能发挥的关键因素之一。
在锂电池四大材料中,负极成本占比低(约为7%),下游企业对负极价格的敏感程度较低,更看重稳定的供货能力;且负极行业竞争格局最好,2019年CR3和CR5分别为57%和79%,其中天然石墨负极贝特瑞一家独大,人造石墨负极以江西紫宸、东莞凯金、宁波杉杉三家分得63%的市场份额,头部企业更加受益。

碳基材料的优点?

碳基材料
碳基材料以其结构多样、表面化学性质丰富、可调控性强、优异的电输运及力学特性等优点,成为使用最为广泛的储能材料之一。近年来,立足于碳材料,储能产业正在蓄势待发,乘风破浪。
碳基储能材料——石墨烯
薄层石墨烯具有超大的比表面积,是目前世界上最薄但也是最坚韧的纳米导电材料,是真正的表面性固体。
● 导电性
在室温下石墨烯传递电子的速率比普通的导电材料快得多。在作为活性材料抑或作为导电添加剂,它的机理研究从未停止,将石墨烯基材料应用到超级电容器和锂硫电池,用作阳极材料或阴极材料。锂离子电池中的常规石墨阳极由于锂离子扩散缓慢而无法提供高功率密度。石墨烯具有高电导率,大的比表面积和机械强度,因此是锂离子电池阳极的有前途的材料。
碳基储能材料——碳纳米管
碳纳米管导电浆料市场销量将保持高增长趋势,成为锂电池导电剂领域中成长性最高的种类。
● 导电剂
碳纳米管优良的导电性和较大的长径决定了其很适合用作锂离子电极材料导电剂。相比较于传统导电剂,碳纳米管作为导电剂可以构造线性接触,相较于传统的点对点的导电剂提高了电子传输的能力。在电池中减少了导电剂和粘结剂的用量,从而提高了锂电池的能量密度,并且循环寿命得到了提高。
碳基储能材料——石墨炔
石墨炔是二维平面上存在四种碳—碳键,负极材料具有改进的锂存储位置。
● 电负性
石墨炔sp碳位点均匀分布可以为整个二维平面内金属原子的存储提供足够的空间。与传统电极材料相比,石墨炔基碳的高膨胀率和低膨胀系数是目前尚未充分研究的两个优点,这些特性可能是解决电极膨胀导致电池失效的有效方法。
碳基储能材料——碳纤维材料
碳纤维不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。
● 强度高 耐腐蚀 高模量
碳纤维“外柔内刚”,质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐腐蚀、高模量的特性,在国防军工和民用方面都是重要材料。质子交换膜燃料电池中扩散层,主要使用的是碳纤维纸、碳纤维布和碳纤维毡等。它也是纤维增强复合材料风电叶片的主要纤维材料。研究表明,碳纤维可以作为电池电极,直接储存能量。这为电池形态提供了新的可能,未来碳纤维车身可以作为能源系统的一部分。