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锂电池正极材料发展趋势:高容量高电压

2015-12-18 13:02来源:新材料在线作者:马丽关键词:磷酸铁锂电池三元电池石墨烯收藏点赞

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锰酸锂由于价格便宜,主要用于电动自行车和铅酸电池抢市场,而在汽车动力电池上已经没有太多的应用。如果追求能量密度肯定是往三元发展。追求长寿命、高功率、大能量还是磷酸铁锂。磷酸铁锂的终极目标是在储能方面全面的替代铅酸电池,磷酸铁锂的成本越来越低,铅酸电池确面临环保政策的压力、成本会越来越高。到一定阶段,磷酸铁锂电池和铅酸电池的成本可以持平,并且磷酸铁锂循环寿命和安全可靠性都是有保障的,磷酸铁锂电池很可能在储能方面全面的替代铅酸电池;磷酸铁锂在汽车启动电源、特别是的智能启停的启动电源很容易替代铅酸电池,在这些领域磷酸铁锂电池目前比三元更有优势。

记者:磷酸铁锂作为正极材料国内国外公司都在做,现在就技术这一块是否国内国外还存在差异?之前也很多言论提到磷酸铁锂的核心专利大多数都在国外,对于这点您是怎么看?

董博士:目前国内国外不存在根本上的技术差异,绝大多数磷酸铁锂材料都是国内生产。大家合成路线、原材料供应都差不多,但是外资工厂设备比国内的好一些。例如A123电池的功率密度比国内厂商高的原因并不是由于磷酸铁锂材料性能优于国内厂商,而是电池制作过程中工艺方面的原因。

日高能源经过三年的研究开发,磷酸铁锂材料性能几乎接近极致,粉体振实密度》1.0,极片的压实密度也达到了2.3g/cm3, 在20度环境中,1C恒流充电效率超过97%,1C放电容量大于150mAh/g、能量超过500Wh/kg;材料各项性能不比国外的差。

说到磷酸铁锂发明专利,1997年 John Goodenough申请的美国和欧洲专利,1999年美国专利授权,2004年欧洲专利授权,他在中国没有获得授权;2012年此专利在欧洲被Valence推翻,这个专利目前只在美国有效。而在美国这篇专利马上也到期了。大家都知道到魁北克水电的碳包覆专利,在中国被中国电池工业协会推翻,在加拿大被Valence推翻。目前在中国、磷酸铁锂最早的、有效的发明专利是Valence的碳热还原发明专利,专利有效期到2020年。

记者:目前石墨烯是被炒的很火的一种材料,有新闻也提高石墨烯电池充电几分钟可以跑1000公里。针对石墨烯在锂电池方面的应用您是怎么看?添加石墨烯会不会让电池性能有很大的改善?

董博士:石墨烯在锂电池里没有什么特殊的作用。石墨烯电池充电几分钟、电动车可以跑1000公里说法更是不靠谱。 有不少“石墨烯电池“,其实都是用石墨烯做添加剂的锂电池。锂电池的容量是由电池中活性锂离子数量决定的,1摩尔锂、6.94g,提供26.8Ah容量,跟石墨烯毫无关系;电池充放电快慢主要是决定于锂离子的传导速度,锂离子跑的快,充放电才可能快;少量石墨烯加到正极或负极里,可以提高电极材料颗粒与颗粒间电子电导率,但对正极材料、负极材料中锂离子导电帮助不是很大;石墨烯是高导热材料,对电芯内部热传导明显有帮助,对电池充放电循环寿命有一定提升;值得注意的是,大多数”石墨烯“颗粒是纳米级厚度,几十微米级的直径或面积,它覆在正极颗粒的表面,会严重阻碍锂离子的迁移,反而降低锂电池高功率的发挥。我们的实践验证,石墨烯对锂电池的帮助不如碳纳米管实惠。

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原标题:【专题】高容量高电压是锂电池正极材料发展的趋势,但安全性是关键——专访日高能源董事长董明博士
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