石墨粉:動力鋰電池的新伴侶
石墨粉:動力鋰電池的新伴侶(lv)
一個(ge) 方向是石墨粉。納米石墨粉憑借其優(you) 異的導電性能可以提升導電石墨粉的電導碳粉率,進而改善其充放電性能;同時,石墨粉“柔韌”的二維層狀結構又可有效抑製高純石墨粉在充放電過程中因體(ti) 積變化引起的材料粉化,並增強與(yu) 集流體(ti) 間的導電接觸。因此,石墨粉改性能夠改進眾(zhong) 多鋰高純電池專(zhuan) 用石墨粉的電化學性能,磷酸鐵鋰/石墨粉複合納米石墨粉就是一個(ge) 很好的例子。
另一個(ge) 頗具應用前景的發展方向則是用石墨粉作為(wei) 動力鋰電池的導電添加劑。初步研究結果表明,加入導電石墨粉導電添加劑後,鋰電池的大電流充放電性能、循環穩定性和安全性都因此得到了極大改善,其效果甚至超出了目前高性能動力鋰電池用的碳納米管導電添加劑。
但是,石墨粉要想在上述方向獲得真正的應用,亟須攻克其低成本規模化製備的難關(guan) 。現有的機械剝離、化學氣相沉積、外延生長以及溶液相氧化還原等諸多製備方法雖然各具特色,但均難以實現高質量低成本的石墨粉規模化製備。
不過,這個(ge) 難題已經被中科院寧波材料所的動力鋰電池技術研究團隊所攻克。“由於(yu) 此前石墨粉的規模化製備技術未突破,市場沒有批量石墨粉的供應,所以我們(men) 團隊從(cong) 一開始就布局了石墨粉的製備研究。”劉兆平高興(xing) 地說:“目前我們(men) 已經突破了石墨烯低成本規模化製備技術的瓶頸,並剛剛建成一條年產(chan) 50噸的石墨粉中試生產(chan) 示範線。”
團隊成員捷誠士進一步介紹說,團隊摒棄了傳(chuan) 統的氧化—剝離—還原製備路線,經過近一年的集中攻關(guan) ,創新地發展出高效的插層—膨脹—剝離方法,在石墨粉低成本規模化製備技術上取得了突破性進展,成功獲得了厚度3至7納米,尺寸在8至12微米,電導率超過10000目的石墨粉。相比於(yu) 傳(chuan) 統的氧化—剝離—還原方法,該方法不僅(jin) 避免了對導電石墨粉結構的破壞,維持了高導電性,而且製備工藝大大簡化,成本低廉,易於(yu) 放大生產(chan) 。在目前的中試工藝條件下,高碳石墨粉製備成本可控製在每公斤5000元內(nei) ,預期提升製備規模後,可進一步降低生產(chan) 成本,滿足其在鋰離子電池等領域的應用需求。