锂离子电池正负极材料技术进展.doc

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1、锂离了电池用止负极材料技术进展2012年6月，国务院出台《节能与新能源汽车产业发展规划》，明确提出到2015年，屮国电动汽车累计销量力争达到50刀辆，但这样利好的消息也未冀正提升屮国动力电池市场。据赛辿咨询分析，2012年中国锂电市场仍将是小电池（手机、笔记木等IT终端用电池）占主流，但未来动力电池和储能电池市场容量巨大，相对应的正负极材料技术也取得进展。小型电池市场方血，由于智能手机、超极木等大屏幕、多功能、智能型用电设备的出现,传统锂电池能量密度（520wh/l）己远无法满足用户的需求，急需开发高能量密度锂离子电池（＞650w

2、h/l）o目前各大电池厂家解决方案是采用高电压型钻酸锂材料，配合高容量人造石墨负极材料，这两款材料也成为材料厂商的研发重点。其中天津巴莫、北大先行、当升科技在高电压型钻酸锂技术上占•优，而贝特瑞、宁波杉杉、天津锦美、长沙海荣等占据屮国人造石墨市场。但是高电压型钻酸锂成木过高，目前替代方案是发展开发钻酸锂+三元材料复合高电压正极材料，大大降低了生产成木。未来的发展趋势是开发高电乐型纯三元材料，将三元材料的压实密度提升至3.9g/cc以上，充电电压达到4.5V,可逆比容量达到200mAh/g,电极能量密度比钻酸锂高25%,成木却比钻酸

3、锂低30%以上，全面取代钻酸锂。目前，美国阿贡实验室、韩国汉阳大学、三星公司、口本索尼、三洋等均有高电压型三元材料的报道。与天然石墨相比，人造石墨在克容量、循环性能等方血具有优势，适合作为高能量密度锂离子电池负极材料，并逐渐被市场所接受。但由于人造石墨仍属于碳负极，其容量仍受到限制,开发更高容量的负极材料也成为近期研发热点，这其屮硅碳复合负极材料最引人注目。目前硅碳复合负极材料容量可稳定在500mAh/g,循环寿命高于1000次。美国安能公司已开发岀硅碳复合材料作为负极的锂离了电池，其能最密度得到大幅度提升。由于世界及屮国电动汽车

4、计划的挫折，电动汽车动力电池市场仍未见起色，但电动自行车、电动丁•具、除草机等动力电池却得到很大发展。目前镒酸锂被认为是最适合作为动力电池正极材料，口产、通用汽车等电动汽车均采用猛酸锂电池。由于广泛应用到掺杂、包覆和复杂的热处理•工艺，动力电池用锚酸锂材料产品性能也得到大幅提高。如强能公司通过三段烧结工艺和复杂掺杂工艺，使镒酸锂材料具有非常完美的晶体结构，产品克容量高于105mAh/g,循环性能超过2000次。但镒酸锂材料储存性能较次，需掺杂部分三元材料提升其储存性能，由此猛酸锂+三元材料共混也成为正极材料应用趋势。另外受容量限制

5、，镒酸锂动力电池能量密度偏低，需开发新型高能量密度动力电池用正极材料，这其屮高电压钦猛酸锂和高容量富锂锚基正极材料受到关注。目前

6、

7、木东芝和XEC公司已经开发出基于磔猛酸锂正极材料的动力电池，但电解液仍是高电压正极材料应用的限制因素。而徳国巴斯夫、美国安能等公司正在看手富锂镒基材料的产业化，可提供富锂猛基样品的中国企业有江特锂电、赵具强能等。负极材料方面，中间相碳微球被认为是最适合作为动力电池负极材料之一。目前贝特瑞、杉杉占据市场大部分份额，而屮间相碳微球的表血改性T艺也在不断发展，克容量也得到提高，LI木产品已可达到360mAh

8、/go随着国家新能源战略的实施，储能市场得到飞跃式发展。锂离了电池被认为是最有前景的储能电池。由于不注重能最密度，储能电池正极材料一般采川安全性和循环寿命更好的磷酸铁锂材料，比亚迪、万向、屮航锂电等企业均有磷酸铁锂电池成功在国家风光电示范工程屮得到应用，比亚迪铁电池也成功打入L1木家庭储能市场。而随着制备技术的发展，镒酸锂也成为储能电池正极材料z—。分析国内外技术可知，猛酸锂作为储能电池正极材料必须控制猛的溶解，并且提高材料与电解液相容性，因此，制备技术和应用技术开发在这其屮至关重要。负极方面，储能电池一般采川循环性能更好的硬炭，

9、而钛酸锂作负极的锂离了电池具有极长的循环寿命；高倍率充放电能力；良好的低温性能以及极高的安全性，有望在储能领域得到应用。在国际上只有LI木东芝公司与美国奥钛公司为代表，专注于采用钛酸锂作为负极发展动力电池与储能电池体系的技术路线。目前前者以电池技术为主，后者公司虽小，但却是涵盖了钛酸锂材料、电池与应用系统技术，特别是拥有系列材料专利和电池专利，且利用自己的系统技术团队完成MW级电池系统纽.装与提交演示评价与应丿IJ。据HT分析，目前全球正极材料产量约64000吨，其中钻酸锂约rS'42%,三元材料约占28%,镒酸锂约占18%,磷酸

10、铁锂约占9%。而正极材料可能会沿看高端钻酸锂（小型电池）和改性猛酸锂（动力型锂离了电池）一三元材料〜层状富锂猛基材料和高电压材料的方向发展，三元材料和猛酸锂市场份额会逐步扩大。负极材料产量约32000吨，其屮天然石墨约占59%,人造石墨约占30%,