鉅大LARGE | 點擊量：605次 | 2021年05月06日
鋰電池包負極材料呈現出多樣性,誰更厲害?
鋰離子電池包負極材料呈現出多樣性,誰更厲害?隨著科學技術的進步，鋰離子電池包負極材料呈現出多樣性的特點。目前鋰離子電池包負極材料已經從單一的人造石墨發展到了天然石墨、中間相碳微球、人造石墨為主，軟碳/硬碳、無定形碳、鈦酸鋰、硅碳合金等多種負極材料共存的局面。
鋰離子電池的負極是由負極活性物質碳材料或非碳材料、粘合劑和添加劑混合制成糊狀膠合劑均勻涂抹在銅箔兩側，經干燥、滾壓而成。負極材料是鋰離子電池儲存鋰的主體，使鋰離子在充放電過程中嵌入與脫出。
鋰離子電池包負極材料重要影響鋰離子電池的首次效率、循環性能等，負極材料的性能也直接影響鋰離子電池的性能，負極材料占鋰離子電池總成本5~15%左右。負極材料種類上，包括碳系負極、非碳性負極。從技術角度來看，未來鋰離子電池負極材料將會呈現出多樣性的特點。
四種負極材料比較，誰更厲害?
控制“主場”的石墨
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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%
目前負極材料重要以天然石墨和人造石墨為主，這兩種石墨各有優劣。天然石墨克容量較高、工藝簡單、價格便宜，但吸液及循環性能差一些;
人造石墨工藝復雜些、價格貴些，但循環及安全性能較好。通過各種手段的技術改進，這兩種石墨負極材料都可以‘揚長避短’，但就目前來看，人造石墨用于動力鋰電池上占據一定的優勢。
獨占一方的石墨烯
石墨烯是由碳原子構成的只有一層原子厚度的二維晶體，因為質地薄、硬度大且電子移動速度快而被科學家廣泛推崇，并冠以“新材料之王”的美譽。
行業內有關石墨烯用作負極材料的質疑也在不斷發酵，假如將石墨烯用作鋰電負極材料的話，要獨立的上下游產業鏈、昂貴的價格還有復雜的工藝，盡管如此，國內依然有一些公司砥礪前行，知名公司已經開始布局石墨烯產業。
性能穩定的中間相碳微球
中間相碳微球具有高度有序的層面堆積結構，是典型的軟碳，石墨化程度較高，結構穩定，電化學性能優異。中間相碳微球在倍率性能上高出天然石墨和人工石墨，用在航模、動力工具上具有明顯的優勢。此外，它的熱穩定性和化學穩定性決定了它不易發生化學反應，使用在鋰離子電池包上加大了安全保證。但是其制作成本高，工藝復雜且容易被替代，因此中間相碳微球產銷一直處于穩定地位，沒有被過多的發展。
“新大陸”硅碳復合材料
硅負極材料理論容量比達到4200mAh/g以上，遠高于石墨類負極(372mAh/g)。但硅負極材料卻存在天然的缺陷，即鋰嵌入到硅的晶胞內，會導致硅材料發生嚴重的膨脹，造成容量迅速下降，為了克服硅負極材料的這些缺點，科學家將硅負極和石墨材料結合在一起，硅碳復合材料由此而生，并被稱為“鋰電負極材料的新大陸”。但現在用硅碳復合材料來提升電池能量密度的方式已是業界公認的方向之一。
四種負極材料雖各有千秋。但就目前的負極材料市場看來，石墨烯未來的發展捉摸不定。而近年來一直處于消費首位的人工石墨，也面對著高性能的硅碳復合材料的挑戰，世界新能源汽車市場的領頭者特斯拉對硅碳復合材料的使用，必定會掀起一陣硅碳復合材料的熱潮。而一直處于穩定地位的中間相碳微球，未來則不會出現太大的波動。
好啦，四種負極材料壓根就別想分出勝負，因為他們在性能上各有優勢，未來鋰離子電池包負極材料市場或將重新洗牌。
隨著鋰離子電池包在各領域的應用日趨廣泛，尤其是在電動汽車、新能源、特種等領域逐步推廣，各國以及各大公司紛紛加大研發力度。材料技術不斷完善與鋰離子電池研發加速融合，2018年鋰離子電池包行業涌現出多項新技術和新產品，喙頭十足。我們就等著看吧。
