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未来10大最具潜力的锂电池新材料(2)

时间:2017-11-14 09:05来源:网络整理 作者:采集侠 点击:
高容量是锂电池的发展方向之一,但当前的正极材料中磷酸铁锂的能量密度为580Wh/kg,镍钴锰酸锂的能量密度为750Wh/kg,都偏低。富锂锰基的理论能量密度可

  高容量是锂电池的发展方向之一,但当前的正极材料中磷酸铁锂的能量密度为580Wh/kg,镍钴锰酸锂的能量密度为750Wh/kg,都偏低。富锂锰基的理论能量密度可达到900Wh/kg,成为研发热点。

 

  富锂锰基作为正极材料的优势有:

 

  能量密度高、主要原材料丰富

 

  由于开发时间较短,目前富锂锰基存在一系列问题:

 

  首次放电效率很低、材料在循环过程析氧,带来安全隐患、循环寿命很差、倍率性能偏低。

 

  目前解决这些问题的手段有包覆、酸处理、掺杂、预循环、热处理等。富锂锰基虽然克容量优势明显,潜力巨大,但限于技术进展较慢,其大批量上市还需时间。

 

  相关研发企业:

 

  中国科学院宁波材料所等


  6动力型镍钴锰酸锂材料

 

  一直以来,动力电池的路线存在很大争议,因此磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料等路线都有被采用。国内动力电池路线以磷酸铁锂为主,但随着特斯拉火爆全球,其使用的三元材料路线引起了一股热潮。

 

  磷酸铁锂虽然安全性高,但其能量密度偏低软肋无法克服,而新能源汽车要求更长的续航里程,因此长期来看,克容量更高的材料将取代磷酸铁锂成为下一代主流技术路线。

 

  镍钴锰酸锂三元材料最有可能成为国内下一代动力电池主流材料。国内陆续推出三元路线的电动车,如北汽E150EV、江淮IEV4、奇瑞EQ、蔚蓝等,单位重量密度较磷酸铁锂电池有很大提升。

 

  相关研发企业:

 

  湖南杉杉、当升科技、厦门钨业、科恒股份等

 

  7涂覆隔膜

 

  隔膜对锂电池的安全性至关重要,这要求隔膜具有良好的电化学和热稳定性,以及反复充放电过程中对电解液保持高度浸润性。

 

  涂覆隔膜是指在基膜上涂布PVDF等胶黏剂或陶瓷氧化铝。涂覆隔膜的作用是:

 

  1、提高隔膜耐热收缩性,防止隔膜收缩造成大面积短路;

 

  2、涂覆材料热传导率低,防止电池中的某些热失控点扩大形成整体热失控。

 

  相关研发企业:

 

  星源材质、上海恩捷、中材科技、义腾隔膜、天津东皋、璞泰来等

 

  8陶瓷氧化铝

 

  在涂覆隔膜中,陶瓷涂覆隔膜主要针对动力电池体系,因此其市场成长空间较涂胶隔膜更大,其核心材料陶瓷氧化铝的市场需求将随着三元动力电池的兴起而大幅提升。

 

  用于涂覆隔膜的陶瓷氧化铝的纯度、粒径、形貌都有很高要求,日本、韩国的产品较成熟,但价格比国产的贵一倍以上。国内目前也有多家企业在研发陶瓷氧化铝,希望减少进口依赖。

 

  相关研发企业:

 

  国瓷材料等

 

  9高电压电解液

 

  提高电池能量密度乃锂电池的趋势之一,目前提高能量密度方法主要有两种:

 

  一种是提高传统正极材料的充电截止电压,如将钴酸锂的充电电压提升至4.35V、4.4V。但靠提升充电截止电压的方法是有限的,进一步提升电压会导致钴酸锂结构坍塌,性质不稳定;

 

  另一种则是开发充放电平台更高的新型正极材料,如富锂锰基、镍钴酸锂等。

 

  正极材料的电压提升后,需要与之配套的高电压电解液,添加剂对电解液的高电压性能起到关键性作用,其成为近年来的研发重点。

 

  相关研发企业:

 

  新宙邦、天赐材料等

 

  10水性粘结剂

 

  目前正极材料主要使用PVDF做粘结剂,用有机溶剂进行溶解。负极的粘结剂体系中有SBR、CMC、含氟烯烃聚合物等,也会用到有机溶剂。在电极片制作过程中,需要将有机溶剂烘干挥发,这既污染环境,又危害员工健康。干燥蒸发的溶剂需用特殊的冷冻设备收集并加以处理,且含氟聚合物及其溶剂价格昂贵,增加了锂电池的生产成本。

 

  另外,SBR/CMC粘结剂在加工过程中易粘辊,且难以用于正极片制备,使用范围受到限制。

 

  出于环保、降低成本、增加极片性能等需求考量,水性粘结剂的开发势在必行。

(责任编辑:admin)
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