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石墨烯王锂电池产业化

2019年04月10日 栏目:生活

山木新能源推出的石墨烯基锂电池产品烯王在上海纳米中心正式全球发售。在此次石墨烯新产品研发项目中,深圳山木新能源科技股份有限公司(下称山木新能

山木新能源推出的石墨烯基锂电池产品烯王在上海纳米中心正式全球发售。在此次石墨烯新产品研发项目中,深圳山木新能源科技股份有限公司(下称山木新能源)承担了石墨烯基锂电池的制造生产任务。

山木新能源董事长助理第五飞龙介绍,烯王这款产品是公司采用东旭光电提供的石墨烯材料,配备自身的磷酸铁锂技术,完善石墨烯材料在生产应用中的工艺和配方生产出来的,采用的是石墨烯包覆磷酸铁锂技术。

值得一提的是,在烯王产品发布会的前一天,东旭光电公告称,计划总投资16.5亿元投建石墨烯基锂电池项目,该项目分两期建设,一期将于2016年12月开工建设。

其中,一期建设年产 10 吨石墨烯生产线一条,年产 1000 吨石墨烯包覆磷酸铁锂生产线一条,年产 1000 吨石墨烯包覆三元材料生产线一条,年产 2000 吨石墨烯包覆负极材料生产线一条,年产 0.2GWH 的石墨烯基锂离子电芯和 pack 生产线一条。

高工产研锂电研究所(GGII)分析师认为,石墨烯包覆正极材料对改善导电性有优势,但具体能否包覆好,技术工艺很关键。

石墨烯包覆正极材料技术对锂电池的性能改善到底表现在哪里?该技术是否已经实现产业化?本文将对这些问题做深入阐述,以期对读者有所裨益。

能否起到颠覆性作用?

以石墨烯包覆磷酸铁锂为样本,高工锂电从动力电池企业、石墨烯企业、材料专家、第三方研究机构等多方了解到,在包覆技术中,石墨烯实质上还只是起到导电剂的作用,并未实现性能上根本性的颠覆作用。

一位广东省知名大学教授表示,正极材料导电性差,传统一般采用碳包覆的工艺。而要评价石墨烯包覆的作用,首先要明确石墨烯层数、导电性,以及具体使用的工艺手段。以类石墨烯为例,由于石墨烯是二维层状结构,如果分散均匀,可有效提高材料导电性。

上述大学教授还介绍,石墨烯本身具有一定的电化学容量,如果结构控制得好,再加上高导电,对正极材料倍率、循环性能都有提升。但如果控制不好,便会产生更大的SEI膜,性能将变得更糟。

目前文献中各种结构都有,实验结果大部分都是性能增加的,但是大规模生产能否达到文献报道的水平就不得而知了。

以目前正计划大规模生产的石墨烯基锂电池产品烯王为例,与普通的锂电池相比白云山精油
,该款锂电池在性能上到底产生了哪些变化呢?

山木新能源董事长陈明军透露野鸭厂家
,采用石墨烯包覆技术后,电池容量影响不大,但这款产品是在磷酸铁锂前躯体中进行石墨烯包覆,在石墨烯溶入后,其电化学特性提高了很多,具体体现在:电池内阻降低从而使快充性能提高;由于热下降延长寿命,高低温影响降低,提高了安全性。

产业化痛点在哪?

通过调研发现,在石墨烯包覆过程中,企业也会遇到一些难题。其中需要解决的关键问题有两个:一是石墨烯自身的导电性能,这与其层数有相当大的关系。

从导电机理分析香蕈企业
,石墨烯通过点面接触来导电。一般而言,接触的面积越大导电性能就会越好。有业内人士认为,片层较厚的石墨烯会阻碍锂离子的扩散而降低极片的离子电导率,层为适宜。

二是如何有效均匀分散。分散的效果不好将导致材料成团,终破坏导电性能及离子传输性。

陈明军也坦诚,石墨烯包覆过程中会有产气问题。但其透露,山木新能源已经解决该问题。

实际应用尝试者多?

其实目前电池企业使用石墨烯有两种方式:一是在做电池浆料的时候,添加石墨烯与正极材料混合,目前做此尝试的电池厂商较多;二是在生产正极材料的时候进行包覆,成熟产品还没有广泛上市。

而目前除东旭光电的烯王产品使用石墨烯包覆技术外,其余电池企业多采用在正极材料中加入石墨烯浆料方式。

陈明军介绍,烯王采用分子内包覆,比物理混合效果要好,而且在分子内包覆有很多优点,当然石墨烯在其中也会起到导电作用。

比亚迪技术首席刘卫平则透露,公司把石墨烯作为导电剂使用已经有年了,由于石墨烯导电性比其他导电剂更好,可以适当减少添加量,从而省出空间给活性材料,使用后相比普通的磷酸铁锂电池容量会提升%,成本上也会比碳纳米管的还低一些。

GGII分析师认为,采用石墨烯包覆技术后,锂电池材料性能可以改善,比如提高材料导电性,提升电池循环性能、功率性能,容量也可以提升一点(非常少,可以忽略),但终想要提升能量密度是不能指望导电剂的,关键点还在正负极活性材料上。

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(:中冶有色技术)