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负极材料成锂电池研发重点方向
2013年08月22日
来源:中国新能源网   


新兴负极材料的研发成为提升锂电池能量密度的重要方向。日本日前开发出使用硅酮作为锂电池材料的技术,电量储存能力为碳素材料的10倍,锂电池续航能力问题有望得到解决。而我国有多家公司在进行用钛酸锂作为锂电池负极材料的研究,也相应提高了锂电池循环寿命和高低温性能。

  电量有望提升10倍

  日本信越化学工业日前宣布开发出一种智能手机、电动汽车使用的锂电池新材料,该材料不但可以缩减电池体积,最重要的是能够将锂离子电池电量提升10倍,预计将在3至4年后量产,主要供应给电池厂商。

  据了解,信越化学开发出的是一种薄板材料,专门用于锂电池。目前主流的锂离子电池用的都是碳素材料,信越化学使用硅酮代替了碳素材料,尽管硅酮比碳素材料造价更高,但是其电量储存能力却达到碳素材料的10倍,有望解决智能手机用户频繁充电的烦恼,并大大提高电动汽车的续航能力。

  据中证报报道,赛迪经智分析师张谦表示,如果硅酮平板材料能够提升10倍的电量容量且循环性能优异,则将代表负极材料的技术发展方向,前景非常不错。但是,硅酮本身的成膜性较差,能不能稳定的生产,将是一个重要的制约因素,毕竟低廉的成本才是电池大规模应用的前提。

  据了解,目前中国、日本和韩国生产的锂离子电池占全球产量的90%以上,2012年全球锂电池产业规模达到207亿美元。市场调研公司Strategy Analytics数据显示,今年二季度全球智能手机出货量为2.296亿部。粗略估算,今年全年出货量可达9亿部。目前主导智能手机锂离子电池市场的厂商主要为韩国三星电子SDI以及日本松下公司,它们生产的锂离子电池使用的原材料中,有近50%都是由日本企业生产。而电量不足一直是智能手机的严重缺陷,面对如此大的市场需求,大容量电池材料的开发势在必行。

  负极材料成研发重点

  电池容量的突破点往往就在材料上。目前,在商业应用中,石墨类碳材料技术较为成熟,市场价格也比较稳定。因锂离子动力电池对性能要求不断提升,高容量、高安全、稳定性好、价格低廉的负极材料成为研究讨论的热点。从负极材料看,现在碳负极材料达到360mAh/g,已经接近372mAh/g的理论克容量,提升的空间很小。在这种背景下,大容量新兴负极材料应运而生。

  张谦介绍,目前正在研发的负极材料主要是硅基和锌基材料,实际容量达到1000mAh/g,与传统的石墨材料相比容量只能提升3-4倍的水平。而且,硅基和锌基材料的主要问题是循环过程中体积膨胀大,结构不稳定导致循环性能很差。

  中国宝安全资子公司深圳市贝特瑞纳米科技有限公司在负极材料研发方面值得一提,其在2012年报中称,硅碳材料开发取得突破性进展,有望在2013年推向市场。

  钛酸锂是另一种新兴负极材料,由于一般不会生成固体电解质界面膜,有利于大电流放电,可提高电池循环寿命和高低温性能。目前,涉及钛酸锂的A股上市公司主要包括当升科技、中国宝安和众和股份等。

  近日安徽天康新能源有限公司与北京大学等高校合作研发的纳米钛酸锂电池,通过国家动力及储能电池检测中心的检测,经测试,其使用寿命超过15年。

  业内人士介绍,尽管钛酸锂因电压高、比容量低等特性,限制了它在3C、手机等方面的应用,但钛酸锂在电动汽车、储能领域使用前景广阔。

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