¿Cuáles son las características de los "cuatro señores supremos" de los materiales del cátodo de la batería de litio?

El polo negativo de la batería de iones de litio está hecho del material de carbono del material activo del polo negativo o del material que no es de carbono, el adhesivo y el aditivo se mezclan para hacer que la pasta adhesiva se embadurne uniformemente en la lámina de cobre en ambos lados, a través del secado, el rollo la compresión se convierte. El material del cátodo es el cuerpo principal de la batería de iones de litio, que hace que los iones de litio se incrusten y liberen durante la carga y descarga.

Cuando se carga una batería de litio, los átomos de litio en el electrodo positivo se ionizan en iones y electrones de litio, y los iones de litio se mueven hacia el electrodo negativo para sintetizar átomos de litio con electrones. Durante la descarga, los átomos de litio se ionizan en iones de litio y electrones de la superficie del electrodo negativo en el cristal de grafito y sintetizan átomos de litio en el electrodo positivo.

El material del cátodo afecta principalmente a la primera eficiencia y rendimiento cíclico de la batería de litio. El rendimiento del material del cátodo también afecta directamente el rendimiento de la batería de litio. El material negativo representa alrededor del 5-15% del costo total de la batería de litio. Los tipos de materiales de ánodo incluyen electrodo negativo de carbono y electrodo negativo sin carbono. Desde un punto de vista técnico, el futuro material del cátodo de la batería de iones de litio presentará una diversidad de características.

Con el progreso de la tecnología, el material del cátodo de la batería de iones de litio se ha desarrollado de un solo grafito artificial a grafito natural, microesferas de carbono en mesofase, grafito artificial, carbono blando / carbono duro, carbono amorfo, titanato de litio, aleación de silicio-carbono y otros ánodos. los materiales coexisten.

Cuatro materiales negativos

Grafeno exclusivo

El grafeno es un cristal bidimensional hecho de átomos de carbono con un solo átomo de espesor. Es ampliamente elogiado por los científicos como el rey de los nuevos materiales por su textura fina, alta dureza y rápido movimiento de electrones. Aunque el "rey" de las excelentes propiedades químicas por el nuevo mercado de la energía, pero hasta ahora todavía permanecen en la etapa "conceptual".

Si se utiliza grafeno como material de ánodo de litio, se requiere una cadena industrial ascendente y descendente independiente, un alto precio y un proceso complejo, lo que hace que muchos fabricantes de materiales de ánodos se alejen. Aún así, hay algunas empresas nacionales que están luchando por avanzar. Actualmente, algunas empresas chinas conocidas como ampo, dafu technology y beitri han comenzado a diseñar la industria del grafeno.

Sin embargo, existen crecientes dudas en la industria sobre el grafeno como material catódico. Algunas personas creen que el grafeno tiene una densidad de vibración y compactación muy baja, así como un alto costo, lo que hace que la perspectiva del grafeno como material de cátodo de batería sea muy escasa. Pero dada su continua popularidad, es justo llamarlo un hegemón de partido único.

Control del "hogar" del grafito artificial

En la actualidad, los materiales del ánodo son principalmente grafito natural y grafito artificial. Hu bo, gerente general de huzhou chuangya, dijo: "el gramo de grafito natural tiene una alta capacidad, un proceso simple y un precio bajo. El proceso de grafito artificial es más complejo, más caro, pero con un mejor rendimiento de reciclaje y seguridad. A través de varios medios de mejora técnica, el Dos tipos de materiales de ánodo de grafito pueden "aprovechar y evitar desventajas", pero en la actualidad, el grafito artificial para baterías de energía ocupa una cierta ventaja.

Y esta única vista también fue probada en el mercado. Según datos de investigación de medios relevantes, la producción de grafito natural de China en el primer trimestre de este año fue de 4.770 toneladas, un aumento del 16,3% interanual. Los envíos de grafito artificial alcanzaron las 15.160 toneladas, un aumento del 110,5 por ciento interanual. Según los datos anteriores, el envío de grafito artificial es mucho mayor que el de grafito natural, y la razón importante de este fenómeno es la fuerte demanda de baterías eléctricas en el mercado en lo que va de año.

Microesferas de carbono mesofase con propiedades estables

Las microesferas de carbono mesofase son típicas de carbono blando con alto grado de grafitización, estructura estable y excelentes propiedades electroquímicas. Según las estadísticas del departamento de investigación de la red de recursos de China, en 2012, el envío de materiales catódicos de China fue de 27.650 toneladas, entre las que el grafito natural representó el 59%, el grafito artificial el 30% y las microesferas de carbono intermedias grafitizadas el 8%. En este sentido, las microesferas de carbono mesofase son el tercer material principal de ánodo de carbono solo después del grafito natural y el grafito artificial.

Según el recubrimiento en línea, las microesferas de carbono de fase intermedia tienen un rendimiento de aumento más alto que el grafito natural y el grafito artificial, y tienen ventajas obvias cuando se utilizan en modelos de aviones y herramientas eléctricas. Además, su estabilidad térmica y estabilidad química determina que no sea propenso a reacciones químicas, el uso de baterías de litio para aumentar la seguridad. Sin embargo, debido a su alto costo de producción, proceso complejo y fácil reemplazo, la producción y comercialización de microesferas de carbono en mesofase ha estado en una posición estable sin demasiado desarrollo.

Compuesto de silicio del nuevo mundo

Recientemente, un artículo atrajo la atención de pequeños maquillajes, el título es "silicio" y "grafito" amor y odio! . La relación de capacidad teórica de los materiales del ánodo de silicio alcanzó más de 4200 mAh / g, mucho más alta que la de los materiales del ánodo de grafito (372 mAh / g). Pero los defectos naturales de los materiales del ánodo de silicio, el litio está incrustado en la celda de silicio, pueden conducir a una inflación grave del silicio, lo que da como resultado una disminución de la capacidad rápidamente, para superar estas deficiencias, los materiales del ánodo de silicio y los científicos serán materiales de ánodo de silicio y grafito juntos, silicio viene el material compuesto de carbono, y se conoce como los materiales de ánodo de batería de iones de litio del "nuevo mundo".

Según el recubrimiento en línea, el Model3 lanzado por tesla UTILIZA un electrodo negativo de carbono de silicio como un nuevo material para la batería de potencia. Al agregar un 10 por ciento de materiales a base de silicio al grafito artificial, tesla puede lograr una capacidad de batería de más de 550 mAh / gy una densidad de energía de la batería de hasta 300 Wh / kg. Ahora, el uso de materiales compuestos de silicio-carbono para mejorar la densidad de energía de la batería es una de las direcciones reconocidas por la industria.

Los "cuatro señores supremos" de los materiales catódicos tienen sus propios méritos. Pero en el mercado actual de materiales catódicos, el futuro del grafeno es incierto. En los últimos años ha estado en el primer grafito artificial de un consumidor, también se enfrenta al desafío de los materiales compuestos de carbono de silicio de alto rendimiento, el líder mundial del mercado de automóviles de nueva energía, tesla, el uso de material compuesto de carbono de silicio, está destinado a provocar un auge del carburo de silicio compuestos, afectados por el futuro mercado de material de cátodo de batería de litio o se reorganizará. Sin embargo, las microesferas de carbono en mesofase, que han estado en una posición estable, no producirán mucha fluctuación en el futuro.

La página contiene el contenido de la traducción automática.