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現(xiàn)階段動力鋰電池負極材料技術開發(fā)主要集中在石墨、硬碳、軟碳、鈦酸鋰、合金類負極材料方面。其中,硬碳(Hard Carbon)是指石墨化碳,一般為500~700mAh。硬碳結構穩(wěn)定且充放電循環(huán)壽命長,且碳鋰電位能夠高于0.2V,安全性能更好。硬碳的結晶分散,鋰離子容易進出,便于增加電池的輸出功率,但缺點是存儲的鋰離子的量較少,因此容量會變小。
結合硬碳材料的特點來看,它相對更適合于重視輸出功率的混合動力車(HEV)用動力鋰電池的制造。資料顯示,目前已有不少HEV動力鋰電池企業(yè)在采用硬碳作為負極材料。如本田(Honda)推出的思域HEV,日產風雅HEV鋰電池。這些動力鋰電池的單位重量輸出密度均高達3550~4000W/kg,比原來鎳氫電池(Ni-MH)的約1200W/kg提高到了3倍以上。這里我們就簡單介紹一下相關企業(yè)硬碳負極材料產品的開發(fā)情況和量產情況。
據(jù)報道,日本住友電木開發(fā)出了用于高輸出用途鋰離子充電電池負極的硬碳材料。該硬碳屬于耐熱性和阻燃性都很高的苯酚樹脂類材料,已經被HEV動力鋰電池廠商所采用,將從2012年春季開始在住友電木的子公司秋田住友電木量產。住友電木此次開發(fā)的硬碳的晶粒特點是:粒徑為數(shù)μm,結晶間距離約為4埃(4×10-10m),大于石墨的約3.4埃。凝固后作為負極使用時,便于鋰離子進出,在-20℃的低溫環(huán)境下與石墨相比可將單元電阻降低20~30%。
鋰離子充電電池的負極材料以碳類為主流,包括六方晶結晶石墨、比較整齊的軟碳以及分散的硬碳。如果結晶分散,則鋰離子容易進出,便于增加電池的輸出功率。但存儲的鋰離子的量較少,因此容量會變小。所以,硬碳適合用于重視輸出功率的混合動力車電池。日產汽車和本田此前已經采用。