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2024年6月17日发(作者:)
锂电池负极材料行业发展分析
一、行业发展概况
1.负极材料基本情况
锂电池主要由正极材料、负极材料、电解液、隔膜组成,其中负
极材料是锂电池的关键材料之一,约占锂电池成本的10%。负极材料
的晶体结构、粒度分布、元素含量、振实密度等指标直接决定了锂电
池的能量密度、首次效率、安全性、循环寿命等性能。
在锂电池充放电过程中,锂离子在两极发生氧化还原反应,进行
化学电源的能量转换,负极材料在其中发挥储存和释放能量的作用。
具体来看,当电池充电时,正极上的锂离子脱嵌,以电解液为载体,
穿过隔膜,插入到负极层状结构中,电子则通过外部电路由正极流向
负极;当电池放电时,负极上的锂离子脱插,以电解液为载体,穿过
隔膜,嵌入到正极材料中,电子则通过外部电路由负极流回正极。
图1.锂电池充放电过程
注:Cathode/Anode Material(正极/负极材料);Electrolyte
(电解液);Separator(隔膜);Electron(电子);Charge/Discharge
(充电/放电);Current(电流);Li ion(锂离子)
2.负极材料分类及特点
负极材料由负极活性材料、粘合剂和添加剂混合制成糊状均匀涂
抹在铜箔两侧,经干燥、滚压而成。负极材料按所使用的活性材料的
不同,可划分碳系材料(石墨、无序碳、石墨烯)和非碳系材料(硅
碳复合材料、钛酸锂等)。
图2.负极材料分类
碳系材料由于具有高比容量、低电化学电势、良好的循环性能、
低成本、无毒、在空气中稳定等优点,所以成为目前市场上最成熟的
锂电池负极材料。尤其是市场化应用程度最高的人造石墨和天然石墨,
材料性能、性价比等综合优势明显。
非碳类材料虽然在某些方面有特殊的优势,但其技术仍然不成熟,
大多数还处于研发阶段,目前最有可能率先取得突破的是硅基材料。
这是因为石墨的理论容量为372mAh/g,目前部分厂家产品可以达到
365mAh/g,基本达到极限值,而硅作为负极材料,其能量密度达到
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