《纯碳负极材料可使电动车实现600公里续航》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 冯瑞华
  • 发布时间:2018-07-16
  • 科达煤炭化学研究院一种由纯碳作为主要成分的高容量高密度锂电池用特种碳负极材料在该院问世,目前,基于这种材料的全新电动汽车锂电池已经在成都南光新能源公司正式试产。

    据了解,在新能源电动汽车的动力系统中,锂电池的容量(即电池单体能量密度),完全取决于锂离子电池负极材料的成分合成。我国首块新能源汽车锂电池发明人、成都南光新能源公司总工程师刘昌国博士介绍说,锂电池国产化以来,负极材料一直以天然石墨为主要成分,充电时间长、单体容量密度低等技术瓶颈,致使我国新能源汽车的续航里程难破300公里极限。而从实验数据和产品性能测试来看,这种由全新材料制备的锂电池可以实现汽车续航里程突破600公里。

    技术发明人、榆林科达煤炭化学研究院有限公司总经理贺峰介绍道,新单体电池的储能材料在研发上抛弃了传统的天然石墨,通过物理方法和化学方法将纯碳制成高容量高密度的锂电池负极材料。

    实验表明,这种全新负极材料的克容量可达2200mAh/g ,负极片压实密度超过2.0g/cm3,配以正极用三元材料加钴酸锂,锂电池的质量能量密度可超过350Wh/kg。“此外,基于新材料的锂电池充电时间不超过15分钟,这更是传统电池无法企及的。经过试验,新材料电池在充电和使用过程中,温度始终为常温。”贺峰说。

    刘昌国表示,国内新能源动力电池领域的专家曾对国产锂电池在2020年能否实现单体能量密度达到350Wh/kg表示过担忧,而正在试产的新电池已经超越了这一目标。

  • 原文来源:http://www.stdaily.com/index/kejixinwen/2018-07/16/content_690167.shtml
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  • 《韩国研究人员开发高容量硅材料 或使电动车续航翻倍》

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    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2020-03-25
    • 据外媒报道,韩国科学技术研究院(KIST)储能研究中心的Hun-Gi Jung博士及其研究团队宣布,已开发出新型硅负极材料。与石墨负极材料相比,采用这种材料的电池可将容量提升4倍,并且支持快速充电,在5分钟之内充电至80%以上。如果用在电动车动力电池上,预计汽车的续航里程或将增加一倍以上。 目前,量产电动汽车电池所用的石墨负极材料容量较低,电动汽车的续航里程要比内燃机汽车短。为了开发长续航里程电动汽车,人们日益关注储能能力比石墨大10倍的硅,并将其视为下一代负极材料。然而,由于在充放电周期内,硅会迅速膨胀,导致存储容量大幅下降,硅材料尚未实现商业化应用。研究人员提出过许多方法,用以提高硅负极材料的稳定性,均因成本过高和流程复杂受到限制,无法顺利实现用硅取代石墨的目标。 为了提高硅的稳定性,Dr. Jung及其团队重点关注生活中的常见材料,如水、油和淀粉。他们将淀粉和硅分别溶解于水和油中,并进行混合加热,以生产碳硅复合材料。通过简单的油炸食品加热工艺,碳和硅被牢牢固定,防止在充放电循环过程中硅负极材料发生膨胀。 研究小组所开发的复合材料,其容量是石墨负极材料(360mAh/g - 1,530mAh/g)的4倍,并且可在500次循环中保持容量稳定。研究还发现,采用这种材料的电池,可在5分钟内充电至80%以上。因为碳球可以阻止常见的硅材料膨胀现象,提升硅材料稳定性;而且使用高导电碳和重新排列硅结构,可以提升输出量。 KIST团队首席研究员Dr. Jung表示:“我们能够利用常见的日用材料,通过简单的混合和加热过程,开发出碳硅复合材料。我们采用的是比较简单的工艺,而且所开发出来的复合材料性能优异,因此,很有希望实现商业化和批量化生产。这种复合材料可应用于电动汽车的锂离子电池和储能系统。”
  • 《硅碳负极材料》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2020-04-23
    • 被寄予厚望的下一代锂电池负极材料 硅碳负极材料的理论储锂容量最高可达到 4200mAh/g,比目前广泛使用的石墨类负极材料的 372mAh/g 高出 10 倍有余。其产业化后,将大大提升电池的容量,满足终端对电池容量日益增长的需求。 材料简介 硅碳负极材料是指将硅材料与不同结构的碳材料掺杂,以此显著提高负极材料的容量和电化学性能的材料。 硅是目前已知能用于负极材料理论比容最高的材料,可以达到目前主流的石墨负极的 10 倍以上,安全性高、资源储量丰富、制作成本低。而碳材料具有较高电导率,结构相对稳固,在循环过程中体积膨胀很小,通常在10% 以下,且还具有良好的柔韧性和润滑性。硅碳负极材料综合了二者优势,是未来负极材料的发展重点。     应用领域 消费电子终端产品电池、新能源汽车动力电池、储能… 发展历程   行业发展目标 《新材料产业发展指南》提出,要提升镍钴锰酸锂 / 镍钴铝酸锂、富锂锰基材料和硅碳复合负极材料安全性、性能一致性与循环寿命,开展高容量储氢材料、质子交换膜燃料电池及防护材料研究,实现先进电池材料合理配套。 《重点新材料首批次应用示范指导目录(2018 年版)》对硅碳负极材料和纳米硅碳负极材料提出了详细要求: 硅碳负极材料:低比容量(< 600mAh/g):压实密度> 1.5g/cm ,循环寿命> 500 圈(80%,1C);高比容量(> 600mAh/g):压实密度> 1.3g/cm ,循环寿命> 200 圈(80%,0.5C)。 纳米硅碳负极材料:低比容量(< 450mAh/g):压实密度> 1.7g/cm ,循环寿命> 1500 圈(80%,1C);高比容量(> 450mAh/g):压实密度> 1.6g/cm ,循环寿命> 800 圈(80%,0.5C)。 市场规模预测 据预测,到 2020 年硅碳负极材料渗透率将达到 15%,需求量将超过 4 万吨,市场空间为 50 亿元左右,同时市场集中度将非常高。   应用案例 3C 消费类电池: 日立麦克赛尔将硅碳负极材料用于智能手机、可穿戴设备等小型锂离子电池上。