锂离子二次 电池 正极材料（钴酸锂）的液相合成工艺，它采用聚乙烯醇（ＰＶＡ）或聚乙二醇（ＰＥＧ）水溶液为溶剂，锂盐、钴盐分别溶解在ＰＶＡ或ＰＥＧ水溶液中，混合后的溶液经过加热，浓缩形成凝胶，生成的凝胶体再进行加热分解，然后在高温下煅烧，将烧成的粉体碾磨、过筛即得到钴酸锂粉。与现有技术相比，本发明具有合成温度低，得到的产品纯度高、化学组成均匀等优点。  钴酸锂特点1、电化学性能优越 　a.每循环一周期容量平均衰减﹤0.05% 　　b.首次放电比容量﹥135mAh/g 　　c.3.6V初次放电平台比率﹥85% 　　2、加工性能优异 　　3、振实密度大, 有助于提高电池体积比容量 　　4、产品性能稳定, 一致性好 　　产品型号 　　R747　振实密度2.4-3.0g/cm3, 典型值为2.5,粒度 D506.0-8.5um； 　R757　振实密度2.4-3.2g/cm3, 典型值为2.6, 粒度D506.5-9.0um； 　　R767　振实密度2.3-3.0g/cm3, 典型值为2.5, 粒度D508-12um；   钴酸锂用途：主要用于制造手机和笔记本电脑及其它便携式电子设备的锂离子电池作正极材料。本文为转载稿，仅代表作者本人的观点，与本网立场无关。上海有色网信息科技有限公司不对其中包含或引用的信息的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。对于任何因直接或间接采用、转载本文提供的信息造成的损失，上海有色网信息科技有限公司均不承担责任。媒体合作事宜， 敬请联系info@smm.cn 或 021-6183 1988 转 5009。

钴酸锂电池结构稳定、容量比高、综合性能突出、但是其安全性差、成本非常高，主要用于中小型号电芯，广泛应用于笔记本电脑、手机、MP3/4等小型电子设备中，标称电压3.7V。钴酸锂的用途：主要用于制造手机和笔记本电脑及其它便携式电子设备的锂离子电池作正极材料。钴酸锂的技术标准1、名称: 钴酸锂 分子式: LiCoO2 分子量: 97.88 2、主要用途: 锂离子电池 3、外观要求: 灰黑色粉末, 无结块 4、X射线衍射: 对照JCDS标准( 16-427) , 无杂相存在 5、包 装: 铁桶内塑料袋包装 6、化学成分与物化性能指标: 镍 Ni 0.05% max (wt%) 锰 Mn 0.01% max (wt%) 铁 Fe 0.02% max (wt%) 钙 Ca 0.03% max (wt%) 钠 Na 0.01% max (wt%) 酸碱性 PH 9.5-11.5 含水量( 105ºC干燥失重量, %) Moisture (wt% loss at 105ºC) <0.05 比表面积( m2/g) BET surface Area (m2/g) 0.2-0.6 振实密度 (g/cm3) Tap Density (g/cm3) 1.7-2.9 粒径大小-D50 (μm) PSD- D50 (μm) 5-12 粒径大小-D10 (μm) PSD- D10 (μm) 1-5 粒径大小-D90 (μm) PSD-D90 (μm) 12-25钴酸锂电池的应用还是比较少的，小电池用钴锂的技术很成熟，但现在钴锂的成本太高，很多公司用锰锂来代替，有的全是锰锂的。钴酸锂性能稳定，目前应用于手机等的技术最为成熟，但应用的最大缺点就是成本高，钴是比较稀缺的战略性金属;另外应用于动力电池方面也有一定的难度。

钴酸锂价格受进来利好的影响，开始上涨。由于最近欧美经济数据利好于预期，LME基本 金属 连续上涨四个交易日。昨夜，伦敦钴市 现货 买价小幅上涨975美元/吨至38575美元/吨，卖价39575美元/吨上升975美元/吨；三月期买价上涨1000美元/吨至38000美元/吨，卖价39000美元/吨亦上涨1000美元/吨。国内氧化钴最低价从21.8万元/吨下滑至21.5万元/吨，最高报价22万元/吨维持不变，市场交易平淡。四氧化三钴报价在22.8-23.0万元/吨左右。虽然大厂今日都有成交，但由于下游钴酸锂厂交易平淡，四钴厂商已经采取减产措施。由于钴酸锂持市场持续冷清，今日钴酸锂最低价下滑0.1万元/吨至23.7万元/吨。    钴是一种化学元素，符号为Co，原子序数27，属过渡金属，具有磁性。钴的英文名称“Cobalt”来自于德文的Kobold，意为“坏精灵”，因为钴矿有毒，矿工、冶炼者常在工作时染病，钴还会污染别的金属，这些不良效果过去都被看作精灵的恶作剧。 钴矿主要为砷化物、氧化物和硫化物。此外，放射性的钴-60可进行癌症治疗。    在常温下不和水作用，在潮湿的空气中也很稳定。在空气中加热至300℃以上时氧化生成CoO，在白热时燃烧成Co3O4。氢还原法制成的细金属钴粉在空气中能自燃生成氧化钴。1735年瑞典化学家布兰特（G.Brandt）制出金属钴。1780年瑞典化学家伯格曼（T. Bergman）确定钴为元素。长期以来钴的矿物或钴的化合物一直用作陶瓷、玻璃、珐琅的釉料。到20世纪，钴及其合金在电机、机械、化工、航空和航天等工业部门得到广泛的应用，并成为一种重要的战略金属，消费量逐年增加。中国于50年代开始从钴土矿、镍矿和含钴黄铁矿中提钴。    钴酸锂价格走势需要看后市情况而定。目前从市场交易情况来看，国内钴市仍处消费淡季。近期商家纷纷拜访客户，欲了解市场。近期虽然大家情绪稍有平静，下游 电池 商频频询价，但对市场交易还是持谨慎态度，以致钴酸锂成交持续平淡。预计钴酸锂价格还有小幅下调空间，其他钴产品近期走势将平稳。 本文为转载稿，仅代表作者本人的观点，与本网立场无关。上海有色网信息科技有限公司不对其中包含或引用的信息的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。对于任何因直接或间接采用、转载本文提供的信息造成的损失，上海有色网信息科技有限公司均不承担责任。媒体合作事宜， 敬请联系info@smm.cn 或 021-6183 1988 转 5009。

现在三元材料可谓是锂电池中的宠儿，开展速度十分快，在渐渐侵入整个使用商场。钴酸锂通过多年的开展，现已占有了锂电池商场的半壁河山。三元材料何时可以替代钴酸锂?       三元材料是镍钴锰酸锂Li(NiCoMn)O2，三元复合正极材料前驱体产品，是以镍盐、钴盐、锰盐为质料。钴酸锂一般使用作锂离子电池的正电极材料。电池结构安稳、容量比高、归纳功能杰出、可是其安全性差、本钱十分高。 从上以上两个图表可以看出，三元材料不管在性价比仍是在环保安全功能上远超钴酸锂。 三元材料替代钴酸锂之路依然负重致远? 三元首要冲击的是钴酸锂的中心使用范畴——数码产品商场。据工业研究所(GBII)数据显现，在2013年的正极材料商场，中国商场关于三元材料的需求，现已到达15600吨，其间80%用于笔记本电脑、平板电脑、手机等数码产品。三元材料如此大行动地进攻钴酸锂的“要害”，其来势汹汹的态势，不由让业内人士猜想技能路途风向正在反转。但需求留意的是，比较于三元材料，钴酸锂具有一系列功能与技能优势，更受商场喜爱。因而，大部分业内人士对现在的钴酸锂商场依然持积极态度，他们以为三元材料能否成功替代钴酸锂，商场取向起决定作用。三元材料中，钴的质量分数一般控制在20%左右。尽管三元材料到达“少钴化”的要求，本钱也得到明显的下降，可是其在压实密度、高电压、高容量、耐高温等功能方面仍与钴酸锂有必定的距离。数码设备日趋轻浮化规划，对电池容量的要求也日益提高。正极材料的压实密度作为影响锂电池容量的要素之一，钴酸锂的单晶颗粒状形状，现在可以做到4.2 g/cm3的压实密度，是作为小颗粒二次聚会体的三元材料无法幻想的高难度应战，成为三元材料拓宽蓝图的“硬伤”。事实上，现在可以满意移动设备待机要求的老练电池也只要钴酸锂电池，在消费类数码产品范畴，钴酸锂电池依然处于主导地位。尽管三元材料商场需求有所增加，但比起钴酸锂而言，其商场份额依然不可同日而语。何况三元材料在以下几个方面存在短板。      三元材料厂商多而不强。GGII计算，截止2016年末国内三元材料出货量逾越8000吨的厂商没有出现，各大厂商产品同质化严峻，均以523、111类型为主。一起受Tesla带动，国内三元动力电池掀起一场扩张高潮，材料厂商方面自2015下半年至今已新增一批三元材料厂商。未来跟着技能的不断进步，长续航路程电池需求加大，三元材料商场需求出现产销两旺时期，在利好布景下，商场将会出现一大批新进入者。中心专利缺失，低端产能重复建造。现在全球镍钴锰酸锂专利主要在美国3M及阿贡实验室手中，巴斯夫、美丽科、瑞翔等均有购买3M或阿贡实验室专利有用权，而国内专利一时相对单薄。未来大规模开展后，在出口商会发生专利胶葛。      现在国内三元材料类型以523为主。不管数码仍是动力电池用三元材料，使用量最多的仍为523类型。从电池形状上来看，国内原装三元电池遍及选用NCM523，选用叠片工艺的三源动力电池选用NCM111，其间三元圆柱的产值大于方形叠片电池。      从上图看出，三元材料未来商场中潜力巨大，现在处于上升期。跟着技能的开展，厂商的不断自我完善，未来商场用量也极有或许逾越钴酸锂。只能说逾越钴酸锂的路途比较绵长。

钴酸锂电池是以合成的钴酸锂(化学分子式LiCoO2)化合物作为正极材料活性物质的锂离子电池,在所有的充电锂电池中，钴酸锂是最早应用的正极材 料，钴酸锂电池也是循环性能最好的。一、钴酸锂电池的优势：钴酸锂电池是电化学性能优越的锂电池，容量衰减率小于0.05%,首次放电比容量大于135mAh/g,电池性能稳定，一致性好，另外，在工艺上容易合成 ，安全性能好。钴酸锂电池的工作温度为-20~55℃。二、钴酸锂电池的不足：1、钴的价格高，仅产于非洲的一部分地区，有地域纷争及价格变动的风险;2、LiCoO2的岩盐性结构，可去除的锂仅为原来比例的大约50%，就是说，过充时基本结构会发生破坏，失去可逆充放电循环，这使得钴酸锂电池存在过充安全隐患，需要附加电路保护板;3、热稳定性和毒性指标不够理想， 对策较为复杂。三、钴酸锂电池的制备，主要技术表现在锂粉的制造上：钴酸锂电池使用液相合成工艺，将锂盐、钴盐分别溶解在聚乙烯醇和聚乙二醇溶液中，混合 后的溶液经加热浓缩成凝胶，凝胶体在高温下煅烧形成的粉体碾磨过筛即得到钴酸锂粉。四、钴酸锂电池的应用：钴酸锂电池因具有容易合成、电压平台高、比能量适中，特别是循环性能优越，而成为锂离子电池的主流。但是钴储量的不 足和制备中对其毒性与过充的克服，加大了钴酸锂电池的成本，因而钴酸锂的市场一般定位于便携式设备而不适用于大型动力。

❂  1.咱们为什么用不好高镍三元材料？高镍系统中，镍基材料吸水后会在表面生成强碱性的氢氧化锂和碳酸锂，易使浆料变成果冻状。一起,镍基材料吸水后，部分活性物质转化为没有活性的NiO，电化学功能削弱；残留的碳酸锂等在高压下分化会导致电池充放电进程中的产气现象；主张在高镍三元材料的出产中，要严格操控环境湿度，当镍含量超70%时，最好选用氢氧化锂为锂源，运用氧气气氛。 ——*清羽*❂  2.砂磨机在挑选研磨介质时需考虑哪些因素？砂磨机的研磨介质首要有玻璃珠、钢珠、硅酸锆珠，氧化锆珠、纯氧化锆等。在选用时，一要考虑化学组成，防止珠子天然磨损对浆料形成污染；二要考虑密度，比重越大的研磨珠研磨功率越高，但对触摸件磨损也越大，关于易涣散及附聚体较小的浆料，选用密度较小的珠粒，相反则应该运用高密珠粒；三是硬度，理论上硬度越大的研磨珠，磨损率越低；四是粒径，不阻塞筛孔的前提下，尽量选用较小的珠子。——干粉砂浆❂  3.为何袋式除尘器运用时间越久效果越差？因为除尘器外壳常常会有空气漏入，使袋室里的温度低于露点而呈现结露现象；布袋受潮致使尘埃不是松散地，而是粘糊的附着在布袋上，把布袋的透气孔眼堵死，透气性下降，然后形成收尘功率下降，通风不畅，能耗添加，除尘器压降过大，无法持续作业，有的乃至发作糊袋，无法收尘。   ——千岛炉业❂   4.怎么处理硅碳负极在充放电进程的胀大粉末化问题？     经过操控碳材料中硅的含量、减小硅的体积到纳米级，或许经过改动石墨质地、形状等，完成碳和硅的最佳匹配，还能够经过选用其他物质对硅材料进行包覆，促进胀大后的恢复，或选用更适宜的电极材料等一系列办法，都能够削减硅胀大带来的电极材料粉末化问题。  ——big battery ❂   5.在石墨选矿工艺上，维护大鳞片石墨一般选用什么工艺？ 滑石粉和碳酸钙在塑猜中都是做填充的，其意图首要有添加尺度稳定性；添加材料刚度；添加材料耐热功能；下降材料本钱四个方面。其间滑石粉形状是片状，具有更高的刚度，尺度稳定性和耐热温度，增强效果好，而碳酸钙一般都是粒状，所以其刚度等各个方面不如滑石粉，可是其报价更低价，而且白度高，一起对塑料冲击韧性影响小；别的，滑石粉对聚有成核效果，而碳酸钙在这方面效果不明显。   ——末夕晴ヽ21r ❂   6.什么是负极材料的石墨化？   负极材料石墨化是指高温下将碳原子由凌乱不规矩摆放转变为规矩摆放的六方平面网状结构，即石墨微晶结构，其意图是取得石墨高导电、高导热、耐腐蚀、耐冲突等的功能。石墨化温度可高达3100℃，温度越高，石墨化微晶结构发育越完善。 ——Day Day UP ❂   7.氧化铝、刚玉、蓝宝石有啥差异？ 氧化铝、刚玉、红宝石和蓝宝石尽管称号各异，其形状、硬度、性质、用处也不相同，可是它们的首要化学化学皆是氧化铝。刚玉的首要晶型为α型氧化铝，混有少数不同氧化物杂质的优质刚玉就是大名鼎鼎的红宝石和蓝宝石；刚玉是多晶α-氧化铝材料，优质刚玉（宝石级刚玉）是一种氧化铝的单晶产品。  ——宝石猎人❂   8.粒度测验对介质有什么具体要求？最常用的液体介质是水，其次是无水乙醇及其他有机溶剂等。干法常用气体介质是紧缩空气或紧缩氮气。粒度测验对液体介质一般有下列要求: 1、纯洁；2、不与颗粒发作物理、化学反应；3、与颗粒具有杰出的亲和性（杰出的潮湿效果）；4、使颗粒处于恰当悬浮状况；5、介质与室温温差尽量小，以防样品池结雾。干法粒度测验对气体介质的要求是纯洁、枯燥、压力可调、无毒无臭、报价便宜等。  ——微观讲堂 欢迎报名参与 2017动力颗粒材料制备及测验技能研讨会 10.16-17上海世博展览馆4号馆2#会议室  本次会议旨在为国内外相关学者、工业界人士在动力颗粒材料使用方面的研讨供给沟通渠道，强化职业信息沟通，为锂电池、电容器、燃料电池、电动汽车电池技能打破做出奉献。  主办单位：我国颗粒学会动力颗粒材料专委会、我国粉体网 协办单位：纽伦堡会议（上海）有限公司 资助单位：细川密克朗(上海）粉体机械有限公司、丹东百特仪器有限公司、江苏密友粉体新配备制作有限公司 支撑单位：我国科学院宁波材料技能与工程研讨所、我国科学院进程工程研讨所、清华大学、我国科学院物理研讨所、我国科学院大连化学物理研讨所、我国电池工业协会、我国超级电容工业联盟、上海颗粒学会、北京粉体技能协会、东莞市亿富机械科技有限公司、石家庄日加粉体设备科技有限公司、江苏高准智能配备有限公司、临朐县追日机电设备有限公司、广州中卓智能配备有限公司、深圳市博亿化工机械有限公司、马尔文仪器有限公司、新乡市豪放机械设备有限公司、江苏前锦炉业设备有限公司、东莞市欧华机械有限公司、姑苏松远环保科技有限公司、安徽江川环保设备有限公司、广州番中电气设备有限公司 、贝克曼库尔特商贸（我国）有限公司、江苏新蓝智能配备有限公司、江苏欧卓运送设备科技有限公司  会议亮点  亮点一：动力颗粒材料政策性解读；亮点二：站在颗粒制备的视点，审视锂电池、钠电池、超级电容器、燃料电池等中心动力材料的好坏；亮点三：讨论新式动力颗粒（如石墨烯、碳纳米管、三元锂电正极、钠离子电池电极、金属锂）技能及其在动力存储与转化职业中的使用；亮点四：动力颗粒材料范畴及工业领军人物的最新技能成果沟通；亮点五：展览和会议结合，锂电材料、超级电容器制作配备、检测技能及使用一站式展现。 亮点六：项目对接。1、最新出产工艺寻求协作；2、国内多家锂电池，锂电材料出产厂商，新建项目负责人现场进行原材料，设备，仪器的收购咨询。  会议日程       击下方“阅览原文”了解会议

现在,非石墨类碳负极材料首要分为软碳和硬碳,没有显着的面衍射峰,均为无定形结构,由石墨微晶和无定形区组成,无定形区中存在很多的微孔结构,微孔可作为可逆贮锂的库房,可逆容量在适宜的热处理条件下,均大于372mAh/g，有的乃至超越1000mAh/g。 软碳软碳即易石墨化碳，是指在2000℃以上的高温条件下能石墨化的无定形碳。结晶度低，晶粒尺度小，晶面距离较大，与电解液的相容性好。初次充放电的不可逆容量较高，输出电压较低，无显着的充放电渠道电位。常见的软碳有石油焦和针状焦等。软碳不直接用作负极材料，是制造人造石墨的质料，或许作为包覆材料改行天然石墨、合金等负极材料。 硬碳硬碳又称尴尬石墨化碳，是高分子聚合物的热解碳，这类碳在3000℃的高温也难以石墨化。硬碳有树脂碳、有机聚合物热解碳、碳黑。 聚树脂碳现已被日本索尼公司用作锂离子负极材料，比容量可达400mAh/g，其晶面距离恰当，有利于锂的嵌入而不会引起结构明显胀大，具有很好的充放电循环功能。硬碳SEM图 锂嵌入无定形碳材料中，首要嵌入到石墨微晶中，然后进入石墨微晶的微孔中。在脱嵌过程中，锂先从石墨微晶中发作嵌脱，然后才是微孔中的锂通过石墨微晶发作嵌脱，因而锂在发作嵌脱的过程中存在电压滞后现象。 没有通过高温处理，碳材料中残留有缺点结构，锂嵌入时与这些结构发作反响，导致初次充放电功率低，此外，缺点结构在循环时不稳定，容量跟着循环的进行而衰减。

随着新能源技术的发展，锂电行业成为新能源领域发展的潮流，负极材料作为锂电池的重要组成部分，其材料的选择对锂电池性能起着至关重要的作用。石墨类负极一直牢牢占据着主流锂离子电池负极材料的地位，这不仅得益于石墨负极优良的电化学性能，还得益于石墨广泛的储量，低廉的价格。在索尼公司推出锂离子电池之前，1958年美国加州大学的一名研究生就提出了锂、钠等活泼金属做电池负极的设想，经此之后，人们就开始了以锂金属为负极的锂电池研究。这段数十年的时间，人们发现锂金属负极在工作时，虽然其表面不像石墨负极那样为锂离子提供空间，但会天然形成一层固态电解质界面膜(SEI膜，图2)，为通过的锂离子们提供一个嵌入的地方，防止沉积过程中形成的锂金属被电解液腐蚀。 但是，随着沉积的锂金属越来越多，空间有限，同时会产生极度不均匀的锂金属表面形貌，行业中称这种现象为锂枝晶生长。更加可怕的是，锂离子喜欢在有锂枝晶的地方扎堆，让局部的锂枝晶越长越大，最终撑破SEI膜。当这种情况发生的时候，一部分锂金属被暴露在充满电解液中。但是，以石墨为负极的锂离子电池现在达到的实际容量已经越来越接近理论容量了。科学家们为了提升锂电池的能量密度和容量，苦寻求新的负极材料，不可否认，锂金属负极的理论容量是石墨负极的十倍，而且锂金属负极有最低的电化学势，也就是说，锂金属负极全方位碾压石墨负极材料的能量密度。不过对于这个锂金属负极的安全问题，确实是让科学家们反复提醒自己“解决锂金属循环和安全问题前，再不能随便提商业化锂金属电池了”。 目前，科学家已经对锂金属负极的保护做了大量的研究，提出了各种各样的解决方案。比如，优化和改性电解液，提供载体限制锂金属负极膨胀，应用人工界面膜等等。 当然，科学家们也做出了一些具体的成果，比如中国科学院宁波材料技术与工程研究所新型储能材料与器件团队通过空间限域方式抑制锂金属电极不规则的表面体积膨胀，通过一系列“房子结构”让锂金属们有序的沉积在负极表面，也让SEI膜可以持续的为它们遮风挡雨，从而实现了锂金属负极库伦效率及循环寿命的显著提升。近期，该团队还与中科院上海硅酸盐研究所研究员郭向欣、美国太平洋西北国家实验室教授张继光合作，开发了一种可移植性富LiF层作为器件化的锂金属保护膜(图3)。这种可移植的保护层，相当于为锂金属们穿上了一件防弹衣，让它们在可怕的电解液环境中依然屹立不倒，持续工作。图3一种可移植性富LiF层作为器件化的锂金属保护膜  不管下一代的电池是锂硫，锂空，全固态还是新型锂电池，想实现最高能量密度，负极总归要用锂金属。虽然现在待解决的问题很多，但是我们可以定一个小目标，梦想还是要有的。连锂电之父Goodenough都表示：“我认为目前的锂离子电池三年内会被不产生锂枝晶的锂金属电池取代!”

随着新能源汽车在实际应用中对续航里程要求的不断提高，动力电池相关材料也向着提供更高能量密度的方向发展。负极材料是锂离子电池的重要组成部分，它直接影响着电池的能量密度、循环寿命和安全性能等关键指标。 目前市场上锂电池使用的多为石墨负极材料，从石墨的比容量和压实密度看，负极材料的能量密度很难再得到提高。此外，石墨片还存在易发生剥离、循环性能不理想等问题。 传统锂离子电池的石墨负极已经无法满足现有需求，高能量密度负极材料成为企业追逐的新热点。硅基负极材料由于丰富的储量和超高的理论比容量正逐渐成为电池企业和锂电材料商改善负极的最优先选择，是最具潜力的下一代锂离子电池负极材料之一。 石墨类负极材料VS硅负极材料 石墨类碳材料的锂离子电池其理论比容量只有372mAh/g，因而限制了锂离子电池比能量的进一步提高，不能满足日益发展的高能量便携式移动电源的需求。并且碳材料存在充放电容量低，高倍率充放电性能差，在电解质中稳定性较差等问题。 与石墨负极材料相比，硅负极材料的能量密度优势明显。石墨的理论能量密度是372mAh/g，而硅负极的理论能量密度超其10倍，高达4200mAh/g。但是，硅基材料也存在较为明显的缺点，主要有以下两方面：一是充放电过程中会引起硅体积膨胀;二是硅是半导体材料，导电性较石墨差很多。 纳米级硅负极材料 为改善硅基负极材料的循环性能，提高材料在循环过程中的结构稳定性，通常将硅材料纳米化。用于锂离子电池的纳米级硅负极材料主要分为四类：纳米硅颗粒、纳米硅薄膜、硅纳米线和硅纳米管、3D多孔结构硅和中空多孔硅。 纳米硅颗粒当合金材料的颗粒达到纳米级时，充放电过程中的体积膨胀会大大减轻，性能也会有所提高。但是纳米颗粒材料具有较大的表面能，容易发生团聚，反而会使充放电效率降低并加快容量的衰减。 纳米硅薄膜纳米硅薄膜制备方法有化学气相沉积法、物理气相沉积法和磁控溅射法等。它具有无定型结构而不是晶体结构，在充放电循环中允许均质化的膨胀-收缩，能够更加有效的适应锂的嵌入和脱嵌过程。但其薄膜厚度不能提供足够的活性材料，抑制了其商业化应用。 硅纳米线&硅纳米管将硅制备成纳米线，电子传导在1D方向进行，所有硅得到利用，纳米线之间缝隙，预留了膨胀空间，有效的改善了材料的循环性能。但其所采用的集流体质量远大于活性物质硅的质量。 3D多孔结构硅&中空多孔硅3D多孔结构硅核中空多孔硅在一定程度上可以抑制材料的体积效应，同时还能减小锂离子的扩散距离，提高电化学反应速率。但它们的比表面积都很大，增大了与电解液的直接接触，导致副反应及不可逆容量增加，降低库仑效率。此外，硅活性颗粒在充放电过程中很容易团聚，发生“电化学烧结”，加快容量衰减。 展望 尽管硅基材料具有脱/嵌锂体积变化大、循环性能不理想的缺点，但是仍然具有较大的应用潜能。纳米级别的硅负极材料是目前广泛研究并且效果比较理想的方法。通过研究各种纳米硅的制备方法，进一步优化材料的制备工艺，实现具有更高容量和优良循环性能的纳米硅基材料的低成本制备。相信随着锂电产业的快速发展，有望将纳米硅基负极材料应用于商业化锂离子电池中。

近年来，跟着动力电池商场急速增加，带动上游材料范畴快速开展，一起也对负极材料功能提出了更高的要求，石墨类技能道路已逐渐不能满意高比容量的要求。不少负极材料出产厂商开端调整本身的战略方向，加大对新式负极材料布局，其间硅系负极备受瞩目。 一、分析硅单质负极材料 硅是现在已知的比容量最高的锂离子负极材料，能够到达4200mAh/g，远超石墨负极理论比容量372mAh/g十倍有余，然而其低的循环寿数严峻阻止了其商业化运用。详细充放电原理如下：硅负极低的循环寿数源于其在充放电过程中存在巨大体积胀大。充电时锂离子从正极材料脱出嵌入硅晶体内部晶格间，形成了很大的胀大(可达300%，石墨仅为10%)，构成合金;而放电时锂离子从晶格间脱出，又构成了很大的空地。这种现象将导致如下成果： 1、颗粒粉化，循环功能差2、活性物质与导电剂粘结剂触摸差 3、表面SEI重复成长，耗费电解液和Li源，循环变差为战胜硅胀大引发的缺点，研讨者运用复合材料各组分间的协同效果，选用“缓冲骨架”来补偿材料胀大。在Si/C复合系统中，Si颗粒作为活性物质，供给储锂容量;C既能缓冲充放电过程中硅负极的体积改变，又能改进Si质材料的导电性，还能防止Si颗粒在充放电循环中发作聚会。 二、硅碳负极材料的结构设计 一般依据碳材料的品种能够将复合材料分为两类：硅碳传统复合材料和硅碳新式复合材料。其间传统复合材料是指硅与石墨、MCMB、炭黑等复合，新式硅碳复合材料是指硅与碳纳米管、石墨烯等新式碳纳米材料复合。 01 包覆结构 包覆结构是在活性物质硅表面包覆碳层，缓解硅的体积效应，增强其导电性，依据包覆结构和硅颗粒描摹，包覆结构可分为核壳型、蛋黄-壳型以及多孔型。 (1)核壳型 核壳型硅/碳复合材料是以硅颗粒为核，在核外表面均匀包覆一层碳层。(2)蛋黄-壳型 蛋黄-壳结构是在核壳结构基础上，在内核与外壳间引进空地部分，进而构成的一种新式纳米多相复合材料。它的空腔关于硅体积胀大有包容效果，可完成硅核愈加自在的胀大缩短。(3)多孔型 多孔硅常用模板法来制备，硅内部空地能够为锂硅合金化过程中的体积胀大预留缓冲空间，缓解材料内部机械应力。由多孔硅构成的硅碳复合材料，在循环过程中具有愈加安稳的结构。02 嵌入结构 嵌入型硅碳复合材料是将硅颗粒经过物理或许化学手法涣散到碳载体中，硅颗粒与碳基体结合严密，构成安稳的两相或许多相系统，依托碳载体为电子和离子供给传输通道和支撑骨架，供给材料结构的安稳性。三、限制硅碳负极的三大要素 “人无完人，物无完物”!看似简略的硅碳负极，要想完成产业化并不简略。不少厂商也清晰表明，假如单纯完成“2020年，电池单体比能量达300瓦时/公斤”的方针并不难，可是要想在保证电池的安全性的一起进步比能量，的确存在必定难度。详细有以下三点： 一是硅碳负极材料循环性和安全性差 硅碳负极首效做到86-91%的难度并不是很大，要害是之后循环的库伦功率依然比石墨低不少。硅基材料两相别离的合金化机理不只使得硅基材料很难获得象石墨材料那样优异的循环功能，而且难以发生快速的锂离子搬迁通道，在大倍率充放电状况下必然会丢失较大容量而且带来安全危险。 二是硅碳负极研讨及出产本钱极高 出产实践证明，要想获得比较抱负的电化学功能，复合材料中的硅颗粒粒径不能超过200-300纳米。除此之外，在比表面、粒径散布、杂质以及表面钝化层厚度等要害目标技能壁垒都很高，国内供应商现在还达不到，而外购纳米硅粉本钱极高。 三是硅碳复合材料的高胀大率危险 硅的不断胀大，在电池内部发生很大的应力，这种应力对极片形成揉捏，循环屡次后或许呈现极片开裂的状况。而下降胀大率需求优化复合工艺，运用粒径更小的纳米硅粉而且尽或许均匀地复合到石墨颗粒的表面，这也是硅碳负极产业化的一大难题。 小记 负极材料商场集中度高，从全球规模来看，我国和日本是首要的产销国，相较于日本的技能优势，我国作为负极材料质料的首要产地，近年来跟着出产技能的不断提高，商场占有率不断进步。关于硅碳负极，业界普遍认为其足以“担此大任”。 因为硅碳负极材料具有较高的技能门槛，因而职业集中度十分高，现在国内厂商在硅碳负极产业化方面动作较慢，除贝特瑞的硅碳复合负极材料已有国外批量订单外，CATL、比亚迪、国轩高科、力神、比克、杉杉股份、星城石墨等厂商硅碳负极的产业化运用都在推动中。 关于

“画”说粉体之硅碳负极电池

现在，嵌锂碳材料因为具有杰出的循环稳定性、抱负的充放电渠道和较高的性价比，常被作为锂离子电池负极材料。但因为碳电极的电位与金属锂的电位很挨近，当电池过充时，在碳电极表面易分出锂枝晶而发作短路;当温度过高时，易引起热失控，且锂离子在进行重复脱嵌的进程中，会使碳材料结构遭到损坏，致使容量衰减。因而，寻觅能在碳负极电位稍正的电位下嵌入锂，且具有高比容量、安全可靠的新式负极材料，成为极有含义的课题。钛氧基类化合物也是现在研讨得比较多的一类负极材料，包含TiO2、LiTi2O4、Li4Ti5O12、Li2Ti3O7以及它们的掺杂改性材料。其间运用尖晶石型Li4Ti5O12作为负极材料，近年来成为国内外研讨的热门。 改性 尖晶石型钛酸锂尽管具有许多优秀的功能，但也存在缺陷，如:电子电导率低，大电流放电易发生较大的极化等，约束了其商业运用。因而，对Li4Ti5O12进行改性成为现在的研讨要点。研讨者选用纳米化、引进导电碳、金属元素掺杂、阴离子掺杂以及复合改性等办法，对Li4Ti5O12进行改性，进步导电性和倍率功能，坚持高可逆容量和杰出的循环稳定性。 纳米化 Li等以TiO2和LiOH为质料，经过低温水热反响制得纳米管(线、棒、带)状钛酸，并以此为前驱体参加LiOH，进行锂离子交流反响制备了形状可控、电化学功能优秀的纳米管、线状Li4Ti5O12。测验标明，与选用传统高温固相法制备的钛酸锂材料比较，水热组成法制备的材料，电荷转移阻抗及动力学数据都得到了改进。 Chen等经过水热反响法，运用CTAB作为模板，以水溶性的钛的复合物[NH4+]4、[H+]2、[Ti4(C2H2O3)4(C2H3O3)2(O2)4O2]6-作为钛的前驱体，制备了层状介孔网状结构Li4Ti5O12。 Jin等经过固相组成法，选用比表面为250m2g-1的锐钛矿TiO2作为前驱体，制备了尖晶石型Li4Ti5O12纳米颗粒，粒径散布为50~100nm。XRD和TEM测验了Ti02到Li4Ti5O12的相及描摹的改动，电化学功能测验研讨了纳米化Li4Ti5O12的倍率功能和循环稳定性。 引进导电碳 引进导电碳能够进行碳包覆和碳掺杂。碳包覆是一种将含碳增加物进行热分化，从而在颗粒表面涣散或包覆导电碳，以充任导电桥的改性办法;碳掺杂行将碳粉以必定的份额与质料进行均匀混合后再进行高温焙烧。在制备Li4Ti5O12的进程中增加碳，可使反响前驱体更为严密、均匀的混合，进步材料的导电性，下降电阻、极化，进步电池的能量密度。 Cheng等选用热蒸腾分化，在Li4Ti5O12表面包覆了均衡的石墨化碳，在其研讨进程中，C首要起进步电导率的效果。Hun等选用固相组成法，运用纳米孔状球形TiO2, Li2CO3和沥青作为质料，制备了高振实密度的C- Li4Ti5O12颗粒，并研讨了碳包覆用量对材料的物理化学功能和电化学功能的影响。 Jian等人选用溶胶-凝胶法以TiOCl2、NH3、Li2CO3和导电碳黑为质料组成了球形Li4Ti5O12/C复合材料，并对材料进行了TG/DSC、SEM、XRD、BET比表面积分析、激光粒度分析、振实密度测验和电化学测验。 金属元素掺杂 对Li4Ti5O12进行金属掺杂的首要意图是进步材料的导电性，下降电阻和极化。 金属离子掺杂 (1) Li 位掺杂 Chen等用Mg2+一部分替代制备了Li4-xMgxTi5O12尖晶石型材料。XRD图谱显现Mg2+进入了四面体8a和八面体16c方位。 (2) Ti位掺杂 Yi 等选用固相组成法制备了Mo6+掺杂的Li4Ti5-xMoxO12(0≤x≤0.2)材料，进行了XRD、RS、SEM、CV、EIS和充放电测验。结果标明，Li4Ti5-xMoxO12归于纯相结构，可是当x≥0.1时，能够观察到几个杂质峰的存在。Mo掺杂没有改动材料的电化学反响进程和Li4Ti5O12的尖晶石结构。 金属单质掺杂 Li等选用了一种简易、绿色的办法，使钛的乙醇酸盐在LiOH溶液中转化，组成了介孔Au/Li4Ti5O12球形材料。与Ti02前驱体比较，钛的乙醇酸盐具有以下优势:(1)反响快且易于制备，(2)直接与LiOH进行反响，而不会引进Ti02杂质。在组成的进程中，仅存在和EG混合溶剂的化学糟蹋，而这些溶剂可经过蒸馏，收回利用到下次的组成进程中。 金属氧化物掺杂 Yan等经过把不同量的纳米一SnO2装载在Li4Ti5O12上，得到了电化学功能优异的复合材料Li4Ti5O12-SnO2。 阴离子掺杂 Qi等经过固相反响法组成了Br掺杂的尖晶石型Li4Ti5O12-xBrx(0≤x≤3)材料，研讨了Li4Ti5O12-xBrx(x=0,0.05,0.2,0.3)材料的结构和电化学特性。 复合改性 纳米化和碳包覆掺杂 Zhu等报导了一种简易的制备进程，经过碳包覆进程和喷雾干燥办法，制备了碳包覆Li4Ti5O12纳米孔状微球(CN-Li4Ti5O12-NMS)。经过碳包覆纳米级的开始颗粒得到微米巨细的二次球形材料。纳米级的开始颗粒和纳米厚度的碳包覆层连同内部纳米孔状结构，较好地进步了材料的比容量。 结语 综上所述，本文论述了纳米化、引进导电碳、金属元素掺杂、阴离子掺杂以及复合改性等办法对钛酸锂材料进行改性的研讨近况。对材料进行纳米化时，较小的粒径既有利于电子传输，进步材料的电子传输才能，还有利于缩短锂离子的分散途径，进步锂离子的分散才能;引进导电碳进行掺杂和包覆时，在电极上形成了有用的导电网，进步了材料的电子电导率，改进了循环和倍率功能;对钛酸锂进行金属元素掺杂时，适量的掺杂，能够下降电荷搬迁阻抗，进步材料的电功能，但是掺杂量过多，会下降样品的比容量;在对材料进行纳米化和碳包覆掺杂复合改性时，结合了纳米化和导电碳的长处，不只进步了锂离子的分散才能，并且还在电极上形成了有用的导电网，进步了电子电导率;在复合离子掺杂时，Al3+进步了材料的可逆容量和循环稳定性，而F-却下降了可逆容量和循环稳定性。

一张图看懂锂电池负极材料

新能源汽车在政策诱导下的一直呈现出迅猛的发展趋势，而作为新能源汽车技术关键的动力电池行业，也开始了大踏步发展的道路，而纳米技术的作为新时代的领军技术，将其应用于锂电池负极材料必然会给该行业带来新一轮的技术突进。 一、硅基材料硅基材料由于具有高化容量、相对较低的充放电平台及储量丰富等优点，是目前负极材料的研究热点之一。在该研究方向上，斯坦福大学崔毅团队表现突出，设计制备了核壳、空心硅纳米球、中空硅纳米管、硅纳米线阵列等不同结构，进一步优化了其电化学性能。 二、锗锗拥有比硅更高的电子电导率和锂离子扩散率，因此锗是高功率锂离子电池负极材料强有力的候选者。目前，研究人员尝试制备各种锗纳米结构材料以改进其电极性能。韩国学者Park等获得了零维的空心锗纳米颗粒以及三维的多孔锗纳米颗粒，显示出较好的循环性能。 三、金属锡金属锡作为锂离子电池负极材料时的理论容量高达994mAh/g，但其容量易迅速衰减、循环性能差。近年来研究人员开发出一系列纳米颗粒、纳米管、纳米片、纳米纤维、多孔结构等多种形貌的锡氧化物的合成与制备方法，显著改善了其循环性能和倍率性能。 四、二氧化钛二氧化钛是有望替代石墨电极的锂离子电池理想负极材料。近年来，研究人员围绕不同形貌纳米结构的TiO2负极材料进行了大量的研究工作。新加坡南洋理工大学楼雄文研究团队在该方向表现突出，通过将TiO2和高导电性的石墨烯复合，获得了具有较高的可逆比容量、优异的循环和倍率性能的复合材料。 五、氧化铁氧化铁由于其理论容量高、资源丰富、价格便宜等优势吸引了研究人员的极大关注。新加坡南洋理工大学楼雄文研究团队对α-Fe2O3应用于锂电池负极材料进行了大量研究，团队制备的α-Fe2O3纳米管、α-Fe2O3纳米盘，其中空和多孔的结构一方面增加了储锂空间，提高了嵌锂容量，另一方面对充放电过程中电极材料的体积变化均有缓解作用，从而显示出较优异的电化学性能。 六、石墨烯石墨烯具有很高的杨氏模量和断裂强度，同时还具有很高的电导率和热导率、优异的电化学性能以及易功能化的表面，这些特点都使石墨烯成为锂离子电池负极材料的首先研究材料。中国在该领域表现突出，主要研究机构有南开大学、复旦大学、中科院化学所、国家纳米科学中心、中科院上海硅酸盐所、上海大学、浙江大学等。 七、二维MoS2 二维MoS2纳米片作为锂离子电池负极材料时显示了较高的电化学储锂容量和较好的循环性能。中国研究人员在该领域较为活跃，浙江大学陈卫祥教授研究团队通过多种手段制备了MoS2/石墨烯复合材料并用作锂离子电池负极材料，不仅具有较高的可逆容量，而且其循环稳定性和倍率性能也十分优异。

近日，中国科学院深圳先进技术研究院功能薄膜材料研究中心研究员唐永炳及其研究团队，联合中科院物理研究所研究员谷林，研发出具有核壳结构的铝 碳纳米球复合材料，并应用于高效、低成本双离子电池。这种新型结构有效解决了铝负极材料在充放电过程中的体积膨胀、循环性能差等问题。相关研究成果以Core–Shell Aluminum Carbon Nanospheres for Dual-Ion Batteries with Excellent Cycling Performance under High Rates为题，在线发表在Advanced Energy Materials上。图1核壳结构铝 碳纳米复合材料的设计、制备示意图图2所制备双离子电池在15C充放电速度下的长循环稳定性曲线 【研究内容】 随着便携式电子设备和电动汽车市场规模的发展，人们对高能量密度、低成本二次电池的需求日益迫切。目前，商用锂离子电池多采用石墨类负极材料，其理论比容量仅为372mAh/g，且压实密度较低，限制锂离子电池能量密度的进一步提升。通过与锂离子的合金化/去合金化反应，廉价金属负极通常具有更大的比容量，有望获得更高的能量密度。其中铝的理论比容量高达2234mAh/g（Li9Al4）,且储量丰富，价格低廉。然而，铝负极在电池反应过程中会产生一定的体积膨胀，导致材料粉化，从而影响电池的循环稳定性。 基于上述考虑，唐永炳研究团队研发出一种具有核壳结构的铝碳纳米球复合材料，并将其作为负极材料，天然石墨作为正极材料，研发出一种新型高效、低成本双离子二次电池。相对于传统锂离子电池，该新型二次储能电池具有更高的工作电压（平均放电电压为——4.2V），且环境友好。此外，由于核壳纳米结构有效缓解了铝负极在合金化过程中产生的体积膨胀，并获得了高度稳定的SEI膜，使该电池的循环稳定性大幅提升。研究结果表明，该新型电池在15C充放电速率下（4分钟充放电），循环1000圈后容量保持率高达94.6%；即使在功率密度高达3701W/kg时，该电池的能量密度仍有148Wh/kg，远高于大多数商用的锂离子电池。该成果对廉价金属负极材料的改性研究具有指导意义，有望促进基于廉价金属负极的高能量、低成本二次电池的快速发展。

铝电解电容器负极用素铝箔(以下简称负极素铝箔)是电容器制造所需的关键原材料之一。负极素铝箔经专业工厂进行化学腐蚀或电化学腐蚀后制成不同尺寸规格的负极电极箔片，再与阳极电极箔片和浸有电解质的衬垫纸等其他材料共同卷绕封装成铝电解电容器。素铝箔质量的高低直接决定着电容器质量的可靠性与稳定性。就负极素铝箔而言，其化学成分及加工质量很大程度地影响着铝箔的质量水平。现就这两方面的工业化生产技术与质量控制予以简述。     1、负极素铝箔的化学成分及其技术特征　　国内外报道的用于制造负极素铝箔的铝合金种类繁多，用于工业化生产的铝合金主要可归纳为四类：铝－铜系、铝—锰系、纯铝系及多元素混合系。不同类别的负极素铝箔具有不同的性能特点，所适应的腐蚀工艺也千差万别。负极素铝箔经腐蚀后制得的电极箔主要质量指标要求：较高的电容量、抗拉强度、折弯次数及低的表面氯离子含量等。目前国内应用最多的主要是铝—铜系和铝-锰系箔。三种典型的铝合金系的化学成分见表1。 表1国内外典型铝合金系负极素铝箔的合金化元素质量分数％生产厂家及铝箔合金SiFeCuMnMgZnTi其他单位Al国内某公司的铝-铜系0.20-0.300.20-0.30 余量国外某公司的铝-铜系0.10-0.30余量国内某公司的铝-锰系0.10-0.201.0-1.3余量国外某公司的铝-锰系0.05-0.201.0-1.5余量国内某公司的纯铝系0.05>99.70国外某公司的纯铝系>99.85     1．1 、铝—铜系箔　　铝—铜系负极素铝箔制成的电极箔具有电容量高、表面光亮灰粉少、强度中等的特点，特别适用于要求高电容量的品种。通常用硬状态箔通过化学腐蚀方法制得电极箔。     铝—铜合金中的铜一部分固溶于铝基体中，一部分以金属间化合物CuAl2的形式析出。铜的电极电位高于铝的。固溶的铜及CuAl2成为腐蚀核心。铜具有一定的强化作用，但在铝-铜系负极素铝箔中的铜含量有限，所以对强度的贡献并不大。铜含量过低，增加铝箔静电容量的作用不大；铜含量过高，将产生粗大的腐蚀凹坑，形成过量腐蚀，反而降低静电容量。铜含量一般选择在0．1％～0．5％范围内。     1．2 、铝-锰系箔　　铝—锰系负极素铝箔制成的电极箔具有电容量中等、表面偏暗易生粉、强度高的特点，特别适用于要求较高强度及规格较薄的品种。通常用硬状态箔通过化学腐蚀方法制得电极箔。     铝—锰合金属于不可热处理强化合金。锰具有一定的强化作用，随着锰含量的增加，合金强度提高。锰在铝中的溶解度较小，主要以MnAln的形式分布在铝基体中形成腐蚀核心。锰含量过低，析出的化合物MnAln少，不能得到足够的腐蚀蚀坑；锰含量过高，将析出粗大的MnAln相，造成不均匀腐蚀。锰含量一般控制在0．8％—1．3％之间。     1．3 、纯铝系箔　　纯铝系负极素铝箔制成的电极箔具有电容量中等、表面均匀灰粉少、强度较低、柔性好、抗衰减稳定性好等特点，特别适用于要求稳定性较高的品种。通常采用软状态箔通过交流电化学腐蚀方法制得电极箔。 　　纯铝箔与铝-铜系箔、铝-锰系箔的腐蚀机理有所区别，由于纯铝箔中没有刻意加入的铜、锰等可形成金属间化合物的腐蚀核心，因此，仅靠由纯铝中不可避免的杂质铜、铁、硅等元素所形成的金属间化合物腐蚀核心数量较少，其主要腐蚀核心为冷加工过程中产生的晶间缺陷——位错在铝箔表面形成的位错露头。这类箔的铝纯度一般在99．7％—99．95％之间，随着铝纯度的提高，铝箔的耐蚀性亦相应提高。     1．4 、多元素组合系箔　　除上述特点较鲜明的铝箔系列外，一些文献还报道了许多在此基础上改型的多元素组合系负极素铝箔。包括铝—铁系、铝-铜-锰系、铝—镍系、铝-硅系等等。这类铝箔更多的属于实验室研究与专利技术，工业生产上并不多见。     2 、负极素铝箔的加工质量控制　　负极素铝箔由于其特殊的使用用途，因而对加工质量的要求相对较高。要求铝箔组织均匀、化学成分范围窄、平整无波浪、箔面色泽一致、无条纹、无孔洞针孔、端面整齐无毛刺、厚度偏差范围小、长度定尺等。要满足这些要求需要对整个生产过程进行严格的控制，重点应抓好熔铸和轧制环节的控制。     2．1 、熔铸过程的控制　　熔铸过程包括配料、熔化、精炼、铸造、铣面、均匀化处理等环节。配料：配料是保证化学成分稳定的重要环节。投炉料应保证洁净，无泥沙、雨雪等夹杂物；每熔次新金属与回用料的比例应相对固定；投炉前应详细测算受控合金元素及杂质的含量范围，保证配料成分的准确性。 　　熔化与精炼：熔化与精炼对最终产品的化学成分、孔洞及针孔数量的影响最为直接。熔化时应避免熔体过热，以防对产品的耐蚀性产生不良影响；需成分调整的合金应在基础铝料熔化完毕初次取样后，再进行成分调整，并应进行充分搅拌，以保证合金成分均匀；严格控制和除去熔体中的气体和夹杂物，对减少铝箔成品的孔洞和针孑L缺陷至关重要，一般应保证熔体氢含量小于0．15mL／(100gAl)，20μm级夹杂物的滤去率不低于60％。　　    铸造与铣面：铸造质量对产品组织均匀性、内在缺陷等有较大影响，铣面质量不好易造成压人缺陷。铸造时应确立合理的铸造工艺参数，包括铸造温度、铸造速度、冷却水温、水压等，避免铸锭表面出现冷隔、挂溜等宏观缺陷，避免铸锭内部产生疏松、夹杂及粗大的第二相化合物组织等缺陷；应实施在线晶粒细化措施，防止晶粒粗大；应严格管理现场工艺卫生，防止灰尘等落人熔体中。　　    均匀化处理：均匀化处理可有效消除枝晶偏析、溶解非平衡相，使金属组织趋于均匀化，这将对铝箔成品最终形成均匀的表面腐蚀，防止因组织不均造成的腐蚀条纹有重要意义。与一般普通铝箔相比，用于生产负极素铝箔的铝合金铸锭宜采取均匀化处理温度的上限，通常不低于550℃。     2．2 、 轧制过程的控制　　轧制过程主要指热轧和箔冷轧加工环节。 　　热轧：热轧过程应重点做好轧辊、乳液及导辊的质量控制。轧制过程中应防止轧辊及导辊粘铝、硌伤，以免造成坯料压人和印痕缺陷，这些缺陷会在进一步的铝箔加工中产生针孔，严重时甚至会产生孔铜。热轧机最好应配置清辊装置或制定定期的轧辊清理工艺。保证乳液的润滑、冷却性能和洁净程度。乳液的润滑、冷却性能不好会加速轧辊的粘铝倾向，乳液洁净程度差会导致压人缺陷增多。乳液宜配置连续过滤系统，并根据所使用乳液的特征和生产特点制定其使用周期，并定期对乳液的主要质量指标，如浓度、酸碱度、灰分、电导率等进行监测控制。箔冷轧：箔冷轧对控制最终铝箔成品的平整度、厚度偏差、表面色泽均匀性等起着关键的作用。负极素铝箔要求厚度偏差小于5％、平整度不大于20I，箔面腐蚀前后色泽均匀无条纹，这些要求主要由冷加工过程来满足，因而对生产过程硬件的配置要求较高。一般来说，要求冷轧机需配置厚度和板形自动控制(AGC和AFC)系统。日常管理中，应强化对轧辊和轧制油的管理，保持轧辊辊面粗糙度均匀，保证轧制油质量指标稳定、油质洁净，这对减少箔面条纹、色差缺陷十分重要。     3 、 结束语　　不论采用何种合金成分制作铝电解电容器负极用素铝箔，必须与其后续的腐蚀工艺相匹配。就铝箔加I过程而言，其基本原理是一致的，但生产过程中的工艺参数应根据合金自身的特点而定。

锂电池负极材料功能的好坏限制着锂电池的功能，而硅的理论容量和安全性都高于石墨，被认为是最有远景的锂电池负极材料。硅藻土的主要成分为SiO2，具有杰出的孔径结构，以硅藻土作为硅基负极材料，具有天然的优势。图1 锂电池的组成 1、硅藻土的多孔结构 硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，主要由古代硅藻遗骸组成，其化学成分主要是SiO2。硅藻土具有共同多级开孔结构，孔径以大孔为主，含有少数介孔，孔径散布规模较广，孔结构优秀，故硅藻土是锂电池优秀的负极材料。图2 硅藻土的多孔结构 2、硅藻土制备多孔单质硅 以吉林某地硅藻土为质料，经破坏、高温煅烧(550℃)和油浴(98℃)等除杂后，得到纯白色硅藻土(二氧化硅)。 将硅藻土(二氧化硅)与金属镁粉混合均匀，经高温煅烧(650℃)、酸洗和枯燥后得到多孔结构的单质硅，呈灰黑色。 3、硅藻土单质硅XRD分析图3 不同阶段硅藻土的XRD图谱 硅藻土提纯各过程的XRD见上图3所示，其间图3 a为550℃高温锻烧后的硅藻土，与原土比较将有机杂质烧掉;图3b为98℃油浴酸洗后的硅藻土，可发现硅藻土中的无定形SiO2已显着显现出来，此刻将Al、Fe等矿藏杂质构成可溶性盐类去除，得到了高纯度二氧化硅;图3c为提纯后的硅藻土与金属镁按必定质量比混合，混合后金属镁的衍射峰极为显着;图3d为镁热复原反响处理后下方所得单质硅的衍射峰，显着可以看出此刻SiO2和金属镁的反响极端充沛，得到了氧化镁和硅的混合物，然后再经酸洗、离心等处理后得到高纯度硅。 4、硅藻土多孔硅与商业硅的循环功能比照 硅藻土含有圆盘藻和棒状藻，具有特殊的介孔通道结构。由硅藻土提纯制备的单质硅比商业硅具有着天然的优势，自身所具有的多孔结构使得最终得到的单质硅坚持这种结构，为锂离子的嵌入和脱出供给更为晓畅的途径，并且单质硅的颗粒尺度也显着小于商业硅，这些都可以缓解在反响过程中带来的体积胀大，有利于进步锂离子电池的电化学功能。图4 硅藻土多孔硅与商业硅的容量和循环次数 图4中给出了硅藻土多孔硅与商业硅的循环功能比照，尽管多孔硅的初次充放电容量比商业硅低，但其优势在于容量衰减没有商业硅严峻，在屡次循环后的容量反而高于商业硅，即硅藻土多孔硅的循环稳定性比商业硅好。可以得出这样的定论：由硅藻土制得的具有多孔结构的单质硅可以在必定程度上缓解硅的体积胀大，从而使锂离子电池的电化学功能得到必定程度的进步。 经提纯、改性的硅藻土多孔硅比石墨负极材料在比表面积、电容量、充放电循环功能上具有必定的优势，将硅藻土特殊的介孔通道结构使用于锂离子电池的负极材料，使其电化学功能具有必定的改进，满意了锂离子混合超级电容器的规划要求，为后续在混合超级电容器方面的使用供给了新的思路。

负极箔是生产电解电容器的关键材料，我国铝电解电容器发展很快，据统计已成为世界生产电解电容器的大国，年消耗铝箔约8kt，并以20%的速度递增，2000年以前负极箔主要靠进口，我公司根据市场需要，开发AL-MN-CU和AL-CU-FE负极箔，经过近4年的艰苦努力，掌握了负极箔生产的关键技术，产品质量大大提高，成品率由原来的35%提高到现在的80%，而且用户反映良好，腐蚀后铝箔表面光洁均匀，比容稳定。本文着重介绍用AL-CU-FE合金生产电解电容器负极箔的技术。　　　　1负极箔的质量要求　　　　1．1性能要求　　　　AL-CU-FE合金负极箔的基本性能要求如下：　　　　①比容不少于450?F/cm?　　　　②腐蚀后厚度基本不减薄　　　　③强度好，折弯次数达80次以上，腐蚀后强度RM≥2。2N/cm?　　　　④水合稳定性好，比容减少不大于8%　　　　⑤残留物氯离子不大于0。08mg/m?，残留CU不大于12mg/m?　　　　⑥胶带粘合力不小于0。95N/cm　　　　1．2化学成分　　　　AL-CU-FE合金各元素的质量分数为W（CU）=0。2%~0。23%；W（FE）=0。16%~0。19%；W（SI）不大于0。08%；其他不大于0。005%。　　　　1．2表面及尺寸要求　　　　①厚度0。04~0。05mm，偏差±0。002mm　　　　②表面均匀，无擦伤、划伤、辊印，腐蚀后表面光洁均匀，无孔洞、折皱、翻边等缺陷　　　　③腐蚀后表面无灰粉　　　　④板形不大于40I　　　　2负极箔毛料的生产　　　　负极箔的生产工艺流程为电解铝液→熔炼、配料→精炼→在线除气除渣→铸轧→冷轧→退火→冷轧→退火→精轧　　　　2．1配料　　　　纯度99。85%电解铝液70%，纯度99。7%的铝锭或一级废料30%，AL-CU、AL-FE中间合金。　　　　2．2配料的净化　　　　电解铝液具有熔体温度高，杂质含量复杂，气体杂质多等特片电解铝液温度一般在950℃以上，而且铝液中夹杂着FE、CU、SI等杂质以及各种电解质，金属及非金属氧化物，并且H2含量高达2。5ml/100g/AL，并含有CO、CH4等气体，因此，对电解铝液必须进行精炼，一般采用炉外降温、除气、除渣、炉内精炼及在线除气除渣等方法。　　　　电解铝液加入熔炼炉时在开口包内进行除气、除渣和降温，通过过滤网进入熔炼炉内，使炉内先加入固体料熔化，熔化后搅拌，待金属温度为720～730℃时进行配料，配料合格后，金属温度达到735～740℃时导炉，导炉前20min扒渣。　　　　2．3炉内精炼　　　　导炉时，边导边精炼，精炼剂用99。995%的高纯氩气+5%的CCL4，精炼15～18min，精炼要均匀彻底，八净表面浮渣，并保证熔体温度为720～730℃。　　　　2．4炉外精炼及过滤　　　　炉外选用在线式精炼技术，熔池温度保持在（730±5）℃，精炼剂选用99。9998%的高纯氩气，气体压力不少于0。4MPa，转速不小于120r/min，并且保持精炼池负压，防止氧化吸气造渣。通过在线精炼，一般使氢含量小于或等于0。12ml/100gAL　　　　炉外采用在线连续双层过滤技术，保持过滤压力，靠前层用30目的过滤板，第二层用40目的过滤板。　　　　2．5在线细化晶粒

近日，中国科学院深圳先进技术研究院功能薄膜材料研究中心研究员唐永炳及其研究团队，联合中科院物理研究所研究员谷林，研发出具有核壳结构的铝@碳纳米球复合材料，并应用于高效、低成本双离子电池。这种新型结构有效解决了铝负极材料在充放电过程中的体积膨胀、循环性能差等问题。相关研究成果以Core–Shell Aluminum@Carbon Nanospheres for Dual-Ion Batteries with Excellent Cycling Performance under High Rates为题，在线发表在Advanced Energy Materials上。 随着便携式电子设备和电动汽车市场规模的发展，人们对高能量密度、低成本二次电池的需求日益迫切。目前，商用锂离子电池多采用石墨类负极材料，其理论比容量仅为372mAh/g，且压实密度较低，限制锂离子电池能量密度的进一步提升。通过与锂离子的合金化/去合金化反应，廉价金属负极通常具有更大的比容量，有望获得更高的能量密度。其中铝的理论比容量高达2234mAh/g（Li9Al4）, 且储量丰富，价格低廉。然而，铝负极在电池反应过程中会产生一定的体积膨胀，导致材料粉化，从而影响电池的循环稳定性。 基于上述考虑，唐永炳研究团队研发出一种具有核壳结构的铝@碳纳米球复合材料，并将其作为负极材料，天然石墨作为正极材料，研发出一种新型高效、低成本双离子二次电池。相对于传统锂离子电池，该新型二次储能电池具有更高的工作电压（平均放电电压为——4.2V），且环境友好。此外，由于核壳纳米结构有效缓解了铝负极在合金化过程中产生的体积膨胀，并获得了高度稳定的SEI膜，使该电池的循环稳定性大幅提升。研究结果表明，该新型电池在15C充放电速率下（4分钟充放电），循环1000圈后容量保持率高达94.6%；即使在功率密度高达3701W/kg时，该电池的能量密度仍有148Wh/kg，远高于大多数商用的锂离子电池。该成果对廉价金属负极材料的改性研究具有指导意义，有望促进基于廉价金属负极的高能量、低成本二次电池的快速发展。(a) 核壳结构铝@碳纳米复合材料的设计、制备示意图；(b)所制备双离子电池在15C充放电速度下的长循环稳定性曲线。

锂 电池 的性能主要取决于所用电池内部材料的结构和性能。这些电池内部材料包括负极材料、电解质、隔膜和正极材料等。其中正、负极材料的选择和质量直接决定锂离子电池的性能与价格。近年来，中国锂电池产量已大幅提升，锂电池正极材料也已经从单一的钴酸锂材料，发展到钴酸锂、锰酸锂、镍钴酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂等材料齐头并进的阶段。    金瑞科技作为国内最专业的 电解锰 生产企业,拥有电解锰产能4万吨,2008年产量约占全球市场份额的3%;四氧化三锰年产能2万吨左右,市场占有率50%以上。近年来公司通过金丰锰业、获得松桃金瑞矿业和黔东锰矿各50%股权等方式以提高产能及矿山自给率。目前电解锰行业需求出现积极信号。我们预计,未来两年在政府淘汰落后产能的治理中,公司有望进一步扩大市场份额。    公司控股的子公司金天能源材料于2005年12月率先在国内自主研发出了覆钴氧化型氢氧化镍新产品,并建成了1000吨/年的主要用于制作高品质镍氢二次电池以及动力电池产品生产线。目前金天能源主要为比亚迪和日本汤浅供应镍氢电池正极,经过近两年的发展,覆钴氧化型氢氧化镍新产品已经打入了日本电池企业在国内的合资电池厂等高端市场;同时,公司项目系列产品中的动力型氢氧化镍品种已通过了日本松下电池企业的性能检测。目前国内氢氧化镍总需求量约为16000吨/年,其中,高品质的覆钴氧化型氢氧化镍产品仅有不到2000吨/年的生产规模,而金天能源目前拥有氢氧化镍产能2000吨,覆钴氧化型氢氧化镍产能1000吨/年,预计公司能充分享受到行业成长的前景。　　此外,公司开展了磷酸亚铁锂制备技术的研究和镍钴锰酸锂三元材料的研究,其中磷酸亚铁锂项目已取得了良好的结果,镍钴锰酸锂三元材料的开发也取得了较好的结果,并获得了科技部75万元的院所基金资助。随着国家鼓励发展电动汽车,大力提倡开发锂离子动力电池,公司电源材料必将受益。 本文为转载稿，仅代表作者本人的观点，与本网立场无关。上海有色网信息科技有限公司不对其中包含或引用的信息的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。对于任何因直接或间接采用、转载本文提供的信息造成的损失，上海有色网信息科技有限公司均不承担责任。媒体合作事宜， 敬请联系info@smm.cn 或 021-6183 1988 转 5009。

 锂电池的性能主要取决于所用电池内部材料的结构和性能。这些电池内部材料包括负极材料、电解质、隔膜和正极材料等。其中正、负极材料的选择和质量直接决定锂离子电池的性能与 价格 。近年来，中国锂电池 产量 已大幅提升，锂电池正极材料也已经从单一的钴酸锂材料，发展到钴酸锂、锰酸锂、镍钴酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂等材料齐头并进的阶段。    金瑞科技作为国内最专业的电解锰生产企业,拥有电解锰产能4万吨,2008年 产量 约占全球 市场 份额的3%;四氧化三锰年产能2万吨左右, 市场 占有率50%以上。近年来公司通过金丰锰业、获得松桃金瑞矿业和黔东锰矿各50%股权等方式以提高产能及矿山自给率。目前电解锰 行业 需求出现积极信号。我们预计,未来两年在政府淘汰落后产能的治理中,公司有望进一步扩大 市场 份额。    公司控股的子公司金天能源材料于2005年12月率先在国内自主研发出了覆钴氧化型氢氧化镍新产品,并建成了1000吨/年的主要用于制作高品质镍氢二次电池以及动力电池产品生产线。目前金天能源主要为比亚迪和日本汤浅供应镍氢电池正极,经过近两年的发展,覆钴氧化型氢氧化镍新产品已经打入了日本电池企业在国内的合资电池厂等高端 市场 ;同时,公司项目系列产品中的动力型氢氧化镍品种已通过了日本松下电池企业的性能检测。目前国内氢氧化镍总需求量约为16000吨/年,其中,高品质的覆钴氧化型氢氧化镍产品仅有不到2000吨/年的生产规模,而金天能源目前拥有氢氧化镍产能2000吨,覆钴氧化型氢氧化镍产能1000吨/年,预计公司能充分享受到 行业 成长的前景。　　此外,公司开展了磷酸亚铁锂制备技术的研究和镍钴锰酸锂三元材料的研究,其中磷酸亚铁锂项目已取得了良好的结果,镍钴锰酸锂三元材料的开发也取得了较好的结果,并获得了科技部75万元的院所基金资助。随着国家鼓励发展电动汽车,大力提倡开发锂离子动力电池,公司电源材料必将受益。 

纳米石墨化碳因其优异的导电、导热及力学功能近年来备受注重，并在锂离子电池系统中得到广泛运用。 纳米石墨化碳具有的优异电学功能及纳米标准结构特征使其在处理锂离子电池中高导电性、导热性、充放电进程中的柔性及结构稳定性等方面发挥了重要效果。碳材料在锂离子电池中一向被广泛运用。例如，带来了锂电池商业化革新、处理了金属锂电池安全问题的石墨插层技能、完成碳包覆磷酸铁锂正极材料等。方方面面均标明晰其在锂离子电池系统中重要效果。纳米石墨化碳在锂电池负极中的运用 碳纳米管+负极活性材料 碳纳米管是一种石墨化结构的碳材料，导电功能好，极化效果较小，可前进电池的大倍率充放电功能。但是，碳纳米管直接作为锂电池负极材料时，会存在不可逆容量高、电压滞后及放电渠道不明显等问题。尽管如此，咱们仍须看到碳纳米管的研讨前史仅有20年，在碳纳米管结构的准确操控方面仍缺少手法。跟着碳纳米管制备技能的进一步前进，仍有望针对负极材料结构要求完成碳纳米管负极材料的可操控备。 石墨烯+负极活性材料 抱负石墨烯材料具有单层的石墨结构，锂离子的刺进进程中能一起在石墨烯片层双侧进行。故石墨烯可与锂离子构成Li2C6的结构，理论容量为传统石墨类材料的2倍。与此一起，石墨烯片层边际以及石墨烯之间彼此搭接构成的皱褶状空地结构也贡献了很多的可逆储锂容量，如图1所示。石墨烯材料储锂的详细嵌入/脱嵌机制仍未完全得到解说，相关的储能机制研讨仍需进一步展开。纳米石墨化碳-硅基复合材料+负极活性材料 硅是一类重要的锂离子电池负极材料，作为一种储量非常丰厚的材料，其能够合金的方式与锂离子组成，然后具有高达4200mA•h/g的理论容量;一起，硅材料也具有较低的放电电位，有利于构建新式高能量锂离子电池。但是，硅材料在充放电进程中与锂离子构成合金的进程中体积改变可达400%，导致硅基材料在数个循环后敏捷粉化失效。处理这一问题的首要途径是完成硅材料自身的纳米化，以及经过硅与纳米碳材料复合结构取得稳定性更高的材料。纳米石墨化碳-金属氧化物复合物+负极活性材料 很多的金属氧化物也可作为负极材料运用，包含SnO2、TiO2、Co3O4、MnO2、Fe3O4等。与硅材料相似，高容量的金属氧化物负极材料的运用也遭到低电导率以及充放电进程明显的体积效应的影响。 纳米石墨化碳能够在纳米标准上完成其与金属氧化物的复合，然后战胜其导电性差的缺陷，下降充放电进程中极化的现象;另一方面也为金属氧化物颗粒供给了力学骨架，防止粉化带来的容量衰减。金属氧化物/碳纳米管复合物可经过球磨、水热、电镀等进程制备。纳米石墨化碳在正极材料中的运用 纳米石墨化碳在正极材料中起到的首要效果是作为力学增强及导电增加剂，以前进其功率及循环性。一般参加的较为常用的导电剂为导电炭黑，从导电网络结构视点分析，高长径比的一维碳纳米管及二维石墨烯可在低增加量下构成渗流网络，使电极材料具有较高的导电性，一起其力学功能也能够在必定程度上防止活性材料从集流体剥离带来的容量衰减。研讨标明，纳米石墨化碳在钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等正极材料中均可起到前进电极功能的效果。 纳米石墨化碳+正极材料 以磷酸铁锂正极材料为例，磷酸铁锂具有杰出的循环稳定性和较高的理论储锂容量，而磷酸铁锂材料作为正极材料首要的下风之一就是其极低的本征电子导电率。经过与导电性杰出的纳米石墨化碳复合能够有用使用碳材料构建导电网络，然后取得高功能复合电极材料。碳纳米管可用以代替正极材料中导电炭黑等导电增加剂，更高效地完成导电网络的构建。经过比照炭黑和碳纳米管在磷酸铁锂正极材料中的运用，有数据显现选用多壁碳纳米管代替导电炭黑可前进电池的初始容量，前进电池的循环稳定性，并下降电池系统的阻抗。 近20年来，纳米石墨结构碳(包含一维的碳纳米管及石墨烯等)不管在其概念、结构表征到制备运用等方面都得到了长足的前进，已有很多研讨组开发了根据纳米石墨化碳的高功能锂离子电池电极材料，在许多方面大大超越了现有电极材料的功能等级，有望大幅推进锂离子电池功能的前进，进一步展开机理研讨和进程研讨将对新一代高能量、高功率锂离子电池的开发具有重要推进效果。

1990年，锂离子电池被索尼公司开发出来，至今已有27个年头。尽管每隔一段时间就会爆出“某某实验室研发出新电池”的消息，但不得不承认，电池技术从未真正革新。那么，电池技术的第一次革新，会出现在什么时候呢? 液态电池与固态电池 简单来说，固态锂电池是一种使用固态电解质的电池，而液态电池使用的是电解液。构造 相比液态锂离子电池，固态锂电池构造简单。固态电解质除传导锂离子，也充当了隔膜的角色。因此，在固态锂电池中，电解液、隔膜与粘结剂PVDF等都不需要使用。 工作原理 两者工作原理相同。 充电时，正极中的锂离子从活性物质的晶格中脱嵌，通过固体电解质向负极迁移，电子通过外电路向负极迁移，两者在负极处复合成锂原子、合金化或嵌入到负极材料中。放电过程与充电过程相反，此时电子通过外电路驱动电子器件。 电解质 液态锂电池的电解质是液态的，而固态锂电池主要采用固态电解质，如聚合物、无机物、复合型电解质等。 正极材料 目前，液态锂电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰三元材料、磷酸铁锂四种。而固态锂电池除传统正极材料外，还能兼容更高电压的氧化物正极、高容量硫化物正极等。 负极材料 石墨类碳材料一直处于负极材料的主流地位，除传统石墨负极材料外，固态锂电池还在开发应用其他高性能负极材料，包括金属锂负极，硅基、锡基负极以及氧化物等负极。 公开资料显示，当前采用三元正极材料和石墨负极材料的液态动力锂电的能量密度极限在280Wh/kg左右，而引入硅基复合材料替代纯石墨作为负极材料，动力锂电的能量密度有望做到300Wh/kg以上，上限约为350Wh/kg。 液态电池仍居稳定地位 整体来说，中国锂离子电池发展形势趋于稳定，产业链也非常完整。但不可否认，液态电池正面临产能过剩的问题。 一方面，原材料涨价(去年锂涨价，今年钨涨价);另一方面，去年电池极度紧缺，在国家强制政策的刺激下才导致过剩的现象。 但过剩有一个好处，因为新能源汽车现在还依赖于补贴，中间过剩的状态会产生长效的竞争，这将有利于行业整顿。眼看新能源汽车的口号越喊越响，不少汽车厂商纷纷涉足电动汽车领域。汽车产业本身的要求是安全性、可靠性，虽然液态电池的能量密度和安全性能都比液态电池好些，但未来五到十年内，固态电池(如锂硫电池、锂空气电池时间)还不足够实现商业化。所以，就目前情况来说，液态电池仍处于稳定的地位。 丰田、宝马开始研究固态电池 目前增加电池续航能力的方法有两个： 1.像特斯拉那样将汽车放在电池上，整个地盘都是电池。7000多节锂离子电池带来了400km的续航能力，但复杂的电池管理技术制约了电池组的生产; 2.通过增加电池密度的方法来提高电池容量，这需要使用较薄的隔膜。三星Note7之所以爆炸就是因为没有控制好薄膜的厚度，进而引发了电池的短路。 综合看来，现有的方法都不是最佳选择，开发新的电池技术就刻不容缓。 据悉，丰田汽车目前正在研发全固态电池提供动力的电动汽车，该电池不仅能提升汽车续航能力，还具备更快的充电速度。当然，目前许多厂商已经开始销售新能源汽车，丰田也不会苦等固态电池。丰田打算先基于C-HR车型打造一款采用锂离子电池的电动汽车，该车将于2019年在中国量产并销售。 其实不仅仅是丰田，宝马等知名车企都在全力研发固态电池。从长远来看，5-10年的时间有希望迎来电池技术的全面革新。 固态电池，刻不容缓! 7月27日，英国宣布将于2040年停止销售汽油和柴油汽车，以此来减少空气污染。据悉，不止是英国，挪威、荷兰将于2025年禁止销售燃油车，德国、比利时则分别于2030年和2040废止燃油车。所以，到2050年，整个欧盟国家在路上的跑车大概都是新能源汽车了。 我国又是如何呢?根据我国的发展规划，2020年汽车产销量大概是三千万辆，新能源汽车二百万辆;2025年，汽车产销量大概是3500万辆，新能源汽车生产700万，占20%。 没有对比就没有伤害，看看这差距! 另外，就目前水平来说，液体电解质电池能量密度约为300瓦时每公斤，而且不会超过500瓦时每公斤。2015年，博士公司做了一个预判，能量密度是现有产品的两倍以上，成本更低，一辆用液态电池只行驶100迈，用固体电池后可行驶200迈。电池内部构造 除此之外，锂电安全一直都是行业关心的问题。由于应用端及政策层面对能量密度的要求不断提升，三元电池成为主流技术路线的趋势已不可逆转。但时至今日，困扰三元电池的安全性仍然没有得到很好的解决。 面对行业发展的痛点，行业专家、企业都在不断寻找新的发展思路，电解液就是其中一个思路。 众所周知，电解液是锂离子电池不可或缺的重要组成部分，是锂离子电池获得高电压、高循环性能等优点的必备条件。锂离子电池通常采用有机溶剂作为电解液，而这类有机溶剂极易燃烧，电池一旦由于内短路产生高温或者火花，电解液将在瞬间被点燃并导致整个电池发生爆炸。 新的思路是，将易燃的液态电解液变成固态电解质，降低因为易燃而导致的安全风险，同时也能获得更好的性能。随着新能源汽车的发展，高能量密度、高安全性电池成为市场的必争目标。有专家认为，利用固态电解质替代传统电解质是从本质上提升锂电池安全性的必由之路。

镍钴锰酸锂镍钴锰酸锂是一种电池材料，锂电池用正极材料--镍钴锰酸锂，俗称三元材料，化学成分Li1+zM1-x-yNixCoyO2，是由氢氧化镍钴锰和锂原材料混合均匀后经三温区烧结得到。该材料比容量高，循环特性好，晶体结构理想，且制备工艺简单，运行成本低，生产周期短，产品性能稳定，是一种更经济，更安全的锂离子电池的正极材料，必将取代其他锂离子电池正极材料。高密度锂离子电池正极材料镍钴锰酸锂的制备方法，一种高密度锂离子电池正极材料镍钴锰酸锂的制备方法，其特征在于：包括将镍化合物、钴化合物、锰化合物混合、造粒，以３～１０℃／ｍｉｎ的升温速率，通过在一定温度和一定时间下进行第一次烧结，得到中间产物镍钴锰的氧化物（Ｎｉ↓［１／３］Ｃｏ↓［１／３］Ｍｎ↓［１／３］）↓［３］Ｏ↓［４］；然后将镍钴锰的氧化物与一定比例的锂化合物均匀混合，以３～１０℃／ｍｉｎ的升温速率，在高温下，通过一定时间进行第二次烧结，再将烧结产物经过粉碎、粒度分级后得到高密度的镍钴锰酸锂。镍钴锰酸锂在电池材料方面的应用十分广泛。锂离子电池是新一代的绿色高能电池，具有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电小、无记忆效应等突出优点，广泛应用于各种便携式电动工具、电子仪表、移动电话、笔记本电脑、摄录机、武器装备等，在电动汽车中也具有良好的应用前景.正极材料是锂离子电池的重要组成部分,是目前锂离子电池中成本最高的部分。钴酸锂（LiCoO2）是目前唯一已经大规模 产业 化并广泛应用于商品锂离子电池的正极材料，然钴酸锂的年需求量已超过1万吨，从而导致钴价大幅攀升，钴资源短缺已开始制约 产业 发展。新型锂离子正极材料----复合氧化物镍钴锰酸锂是一种容量比较高的材料，其比容量比钴酸锂高出30%以上，和钴酸锂有相同的上下限电压，而且安全性也相对较好， 价格 相对较低，与电解液的相容性好，循环性能优异，更为重要的是其成本仅为钴酸锂的一半，是非常有前途的正极材料。此材料正逐步取代钴酸锂而成为在小型通讯和小型动力领域应用的主流正极材料。复合氧化物镍钴锰酸锂材料制备的关键是保证镍、钴、锰三元素的分子级混合，并控制其合理的粒度大小和分布。

锂离子电池是20世纪90年代敏捷开展起来的新一代二次电池，广泛用于小型便携式电子通讯产品和电动交通工具。电池材料分为正极材料、负极材料、隔阂、电解液等。正极材料是制作锂离子电池的要害材料之一，占有电池本钱的25%以上，其功能直接影响了电池的各项功能指标，在锂离子电池中占有中心方位。 现在已产业化的锂离子电池用正极材料首要有钴酸锂、改性锰酸锂、三元材料、磷酸铁锂。研讨发现，以LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2为代表的层状氧化镍钴锰系列材料(简称三元材料)较好地兼备了上述材料的长处，并在必定程度上补偿其缺乏，具有高比容量、循环功能安稳、本钱相对较低、安全功能较好等特色，被认为是用于混合型动力电源的抱负挑选，以及能替代LiCoO2的最佳正极材料。 三元材料的组成结构和特性 三元材料有着与LiCoO2类似的α-NaFeO2单相层状结构，其间，Li原子在3a方位，金属原子Ni、Co和Mn自在散布在金属层的3b方位，而O原子坐落6c位。 Ni是材料的首要活性物质之一，在充放电进程中，首要是Ni2+和Ni4+发作彼此转化。经过引进Ni，可进步材料的容量。 Co也是材料的首要活性物质之一，能很好地安稳材料的层状结构，一同Co3+的掺入能够按捺Ni2+进入Li+的3a方位，便于材料深度放电，然后进步了材料的放电容量。 Mn4+有着杰出的电化学慵懒，不同于Mn3+。Mn3+在材料充放电进程中会参加电极的氧化-复原反响，Mn4+在循环进程中不参加氧化-复原反响，使材料一直坚持着安稳的结构。 因而，层状结构的三元材料归纳了单一组分材料的长处，其功能优于单一组分，具有显着的三元协同效应。其根本物性和充放电渠道与LiCoO2附近，却又具有报价和环境友好优势，具有很好的市场前景。 三元材料的制备 三元材料中各元素的化学计量等到散布均匀程度是影响材料功能的要害因素，偏离了化学计量比或组成元素散布不均匀，都会导致材料中杂相的呈现。不同的制备办法对材料的功能影响较大。现在组成三元材料的办法首要有高温固相法、共沉积法、喷雾干燥法、水热法、溶胶凝胶法等。其间水热法和溶胶凝胶法因为受制备办法的约束，不适合于工业化出产。下面介绍完成产业化的几种制备办法。 高温固相法 高温固相法一般先将金属盐和锂盐按化学计量比以各种方式混合均匀，然后高温烧结直接得到产品。常用金属盐首要有金属氧化物、金属氢氧化物等。 共沉积法 共沉积法以沉积反响为根底，研讨证明，共沉积法是制备球形三元材料的最佳办法，也是现在工业化遍及选用的制备工艺。依据运用沉积剂的不同能够分为氢氧化物共沉积法、碳酸盐共沉积法。 喷雾干燥法 喷雾干燥法也是现在材料工业化制备比较看好的一种办法。该法制备的材料非常均匀，颗粒纤细，在材料的化学计量组成、描摹和粒径散布上具有优势，并且能够自动化操控，可连续出产，制备能力强。 三元材料的研讨现状 在曩昔的十几年间，镍钴锰三元材料已得到较为深入细致的研讨，功能水平不断进步。现在的研讨除了对镍钴锰三元材料动力电池的功能进行测验外，更多的是对镍钴锰三元材料进行改性，进一步进步材料的循环寿数和安全性。 不同组分的三元材料 除了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的研讨外，该系统其他计量比的正极材料也有必定的研讨成果。国海鹏等[5]制备了正极材料LiNi1/2Co1/6Mn1/3O2并研讨了其功能，选用固相法得出了具有Co含量梯度的层状LiNi1/2Co1/6Mn1/3O2。 三元材料与其他材料的混粉 三元材料和LiMn2O4混合用于锂离子动力电池正极，在商业上已有使用。混合材料不只能够满意动力电池安全性的需求，并且碱性较强的三元材料还能按捺电解液中微量对LiMn2O4的溶解效果，改进正极材料的高温功能。 核 - 壳结构的三元材料 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2具有较高的比容量，而LiNi0.5Mn0.5O2具有很好的热安稳性。将两种材料掺合到一同，构成一种核(Li-Ni0.8Co0.1Mn0.1O2)-壳(LiNi0.5Mn0.5O2)结构的三元材料，归纳了两种材料的长处，能有效地按捺材料中Co的溶解，进步循环安稳性。该材料在1C、3.0~4.3V、600次充放电后容量坚持率为96%，一同具有杰出的热安稳性。 结语 现有产业化的钴酸锂、改性锰酸锂和磷酸铁锂在根底研讨方面现已没有技能打破，其能量密度和各种首要技能指标现已挨近其使用极限，三元材料是未来研制和产业化的干流，依据其使用范畴的不同，分别向高密度化和高电压化开展。未来的开展方针是将三元材料的压实密度进步到3.9g/cm3以上，充电电压到达4.5V，可逆比容量到达200 mAh/g，电极能量密度比钴酸锂高25%，然后全面替代钴酸锂，成为小型通讯和小型动力范畴使用的干流正极材料。

锂离子电池因其具有能量密度高、自放电流小、安全性高、可大电流充放电、循环次数多、寿命长等优点，越来越多地应用于手机、笔记本电脑、数码相机、电动汽车、航空航天、军事装备等多个领域。锂电池产业已经成为国民经济发展的重要产业方向之一。目前，锂离子电池正极材料分为以下几类：①具有层状结构的钴酸锂、镍酸锂正极材料;②具有尖晶石结构的锰酸锂正极材料;③具有橄榄石结构的磷酸铁锂正极材料;此外还有三元材料。磷酸铁锂正极材料的理论比容量为170mA/g，电压平台为3.7V，在全充电状态下具有良好的热稳定性、较小的吸湿性和优良的充放电循环性能，因此成为现今动力、储能锂离子电池领域研究和生产开发的重点。LiFePO4基本性能LiFePO4基本结构磷酸铁锂正极材料具有正交的橄榄石结构，pnma空间群，如图1所示。在晶体结构中，氧原子以稍微扭曲的六方紧密堆积的方式排列。Fe与Li分别位于氧原子八面体中心4c和4a位置，形成了FeO6和LiO6八面体。LiFePO4充放电原理磷酸铁锂电池充放电的过程是在LiFePO4与FePO4两相之间进行的，如图2所示，其具体机理为:在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱出。充电时，Li+从正极脱出，迁移到晶体表面，在电场力的作用下，经过电解液，然后穿过隔膜，经电解液迁移到负极晶体表面进而嵌入负极晶格，负极处于富锂状态。与此同时，电子经正极导电体流向正极电极，经外电路流向负极的集流体，再经负极导电体流到负极，使负极的电荷达到平衡。锂离子从正极脱出后，磷酸铁锂转化为磷酸铁;而放电过程则相反。其充放电反应式可表示成式(1)和式(2)充电时放电时LiFePO4改性由于磷酸铁锂正极材料本身较差的导电率和较低的锂离子扩散系数，国内外研究者在这些方面进行了大量的研究，也取得了一些很好的效果。其改性研究主要在3个方面:掺杂法、包覆法和材料纳米化。掺杂法掺杂法主要是指在磷酸铁锂晶格中的阳离子位置掺杂一些导电性好的金属离子，改变晶粒的大小，造成材料的晶格缺陷，从而提高晶粒内电子的导电率以及锂离子的扩散速率，进而达到提高LiFeP04材料性能的目的。目前，掺杂的金属离子主要有T14+、CO2+、Zn2+、Mn2+、La2+、V3+、Mg2+。包覆法在LiFeP04材料表面包覆碳是提高电子电导率的一种有效方法，碳可以起到以下几个方面的作用：①抑制LiFeP04晶粒的长大，增大比表面积;②增强粒子间和表面电子的导电率，减少电池极化的发生;③起到还原剂的作用，避免Fe的生成，提高产品纯度;④充当成核剂，减小产物的粒径;⑤吸附并保持电解液的稳定。材料纳米化相较在导电性方面的限制，锂离子在磷酸铁锂材料中的扩散是电池放电的最主要也是决定性的控制步骤。由于LiFeP04的橄榄石结构，决定了锂离子的扩散通道是一维的，因此可以减小颗粒的粒径来缩短锂离子扩散路径，从而达到改善锂离子扩散速率的问题。纳米材料的优点主要有：①纳米材料具有高比表面积，增大了反应界面并可以提供更多的扩散通道;②材料的缺陷和微孔多，理论储锂容量高;③因纳米离子的小尺寸效应，减少了锂离子嵌入脱出深度和行程;④聚集的纳米粒子的间隙缓解了锂离子在脱嵌时的应力，提高了循环寿命;⑤纳米材料的超塑性和蠕变性，使其具有较强的体积变化承受能力，而且可以降低聚合物电解质的玻璃化转变温度。Ren等对纳米化的磷酸铁锂制备进行了详细的研究，他们利用亲水性的碳纳米颗粒作为模型制备出介孔磷酸铁锂正极材料。发现其具有亚微米大小的颗粒中心在2.9nm和30nm的双峰孔分布，介孔的引入也有利于电解质的流动和锂离子的扩散。在1C倍率下，放电比容量为137mA·h/g。在30C高倍率充放电后，材料的容量仍能恢复到160mA·h/g。可以看出纳米化的磷酸铁锂电化学性能得到了显著地提升。从长杰等利用液相沉淀法合成了纳米级磷酸铁，并以此为铁源，通过碳热还原技术制备了粒径均匀的纳米级球形磷酸铁锂正极材料。经分析检验结果表明，材料的首次放电比容量达161.8mA·h/g，库仑效率为98.3%，室温下在0.2℃、0.5℃,1℃, 2℃及5℃倍率充放电其首次放电比容量分别为156.5mA·h/g, 144mA·h/g,138.9mA·h/g,125.6mA·h/g和105.7mA·h/g，材料具有较好的电化学性能。Chen等以偏磷酸亚铁和石墨的纳米层状模板，通过水热法制备出拥有纳米层状形态的LiFeP04颗粒。通过SEM分析，尽管原纳米层模板LiFeP04纳米层模板之间存在差异，但最终得到的LiFeP04模板的纳米层状态保存完好。拉曼光谱表明，原纳米有机基团的分层模板成功地转换成细小的具有有序石墨结构的碳颗粒，并很好地分散在层状LiFeP04颗粒之间。经使用循环伏安法和电阻抗法评估，锂离子扩散系数分别是1.5X10-11cm2/s和3.1X10-13cm2/s，而电子电导率为3.28mS/cm，远远高于普LiFeP04的电导率(结语采用离子掺杂、包覆、材料纳米化3种改性方法对磷酸铁锂正极材料在电导率低、锂离子扩散速率慢、低温放电性能差等方面的不足有很大的改进。其中离子掺杂通过掺杂导电性好的离子，改变了颗粒大小，造成材料的晶格缺陷，从而提高了材料电子的电导率和锂离子的扩散率;包覆主要以碳包覆为主，抑制LiFeP04晶粒的长大，增大了比表面积，从而增强粒子间和表面电子的导电率;材料的纳米化一方面增大了材料的比表面积，为界面反应提供更多的扩散通道，另一方面，缩短了离子扩散的距离，减小了锂离子在脱嵌时的应力，提高循环寿命。此外，磷酸铁锂正极材料改性方面仍存在一些不足，如离子掺杂改进材料的导电率和锂离子扩散速率方面仍存在分歧;纳米材料的制备工艺、生产成本要求较高;此外，除了考虑实验室条件下的可行性研究外，还要考虑大规模工业化的生产要求，这些都有待于进一步研究。因此，通过以上方法来全面提高磷酸铁锂的综合性能仍然是当前和今后该领域研究和应用的主要发展方向之一。文章选自：《化工进展》 作者：张克宇，姚耀春

影响正极极片压实密度的主要因素主要有以下四点：①材料真密度②材料形貌③材料粒度分布④极片工艺。1、材料真密度几种商业正极材料的真密度和目前所能达到的压实密度见表(表中所选三元材料为NCM111)，可以看出，几种材料的真密度：钴酸锂>三元材料>锰酸锂>磷酸铁锂，这和压实密度的规律一致。需要指出的是，不同组分三元材料的真密度随组分的变化而变化。几种商业正极材料的真密度和压实密度范围2、材料形貌三元材料和钴酸锂的真密度差别并不大，从上表可以看出，NCM111和钴酸锂的真密度只差0.3g·cm-3，压实密度却比钴酸锂低0.5g·cm-3，甚至更高，导致这个结果的原因很多，但最主要的原因是钴酸锂和三元材料的形貌差别。目前商业化的钴酸锂是一次颗粒，单晶很大，三元材料则为细小单晶的二次团聚体，如图所示。从图中可看出，几百纳米的一次颗粒团聚成的三元材料二次球，本身就有很多空隙;而制备成极片后，球和球之间也会有大量的空隙。以上原因使三元材料的压实密度进一步降低。钴酸锂和三元材料SEM图3、材料粒度分布等径球在堆积时，球体和球体之间会有大量的空隙，若没有合适的小粒径球来填补这些空隙，堆积密度就会很低。所以合适的粒度分布能提高材料的压实密度，而不合理的粒度分布则造成压实密度显著降低。4、极片工艺极片的面密度，黏结剂和导电剂的用量都会影响压实密度。常见导电剂和黏结剂的真密度见如表。从表中可以看出，常见导电剂和黏结剂的真密度材料的真密度对压实密度的影响是无法改变的，但从压实密度和真密度的对比中可以看出，三元材料的压实密度还有很大的提升空间。如何提高压实密度目前提高压实密度的方法主要从材料形貌、材料粒度分布、极片工艺三方面入手。例如将三元材料的形貌制备成和钴酸锂类似的大单晶;优化三元材料粒度分布;极片制作时使用导电性好的导电剂以降低导电剂用量，调浆过程高速分散，使导电剂和黏结剂均匀分散等等。下面是从优化三元材料形貌和粒度方面来提升三元材料压实密度的实例。1、优化形貌常见几种三元材料的形貌及其极片(辊压后)的SEM图如图所示。其中(a)、(c)、(e)为三种不同形貌的三元材料的SEM图，放大倍数相同。(b)、(d)、(f)分别为(a)、(c)、(e)的辊压后极片低倍SEM图。(a)所示是最常见的三元材料形貌，即小单晶的二次团聚体，其辊压后的极片SEM图如(b)所示，二次颗粒之间有较大空隙，且部分二次颗粒已经被压碎，部分没有接触到黏结剂的小单晶已经脱落;(c)的形貌为一次单晶三元材料，但比(a)的单晶稍大一些，从其对应极片(d)可以看出，单晶颗粒之间有少量空隙，因为不存在二次颗粒破碎的问题，所以只要黏结剂分散均匀，便不存在单晶从极片脱落的问题;(e)虽然也是二次团聚体，但是单晶很大，单晶和单晶之间接触并不是很紧密，从其对应极片(f)可以看出，颗粒和颗粒之间的空隙很少，如果使用高速混合机来制备浆料，效果会更好。图中(a)、(c)、(e)三种形貌的材料对应的压实密度结果对应(g)中的a、c、e。从图中可以看出，(a)形貌的材料压实密度最低，但和(c)的压实密度相差不多，(e)的压实密度比(a)和(c)的高很多，已经达到3.9g·cm-3。不同形貌三元材料及其极片SEM图、压实密度对比2、优化粒度分布D50接近的材料，若D10、D90、Dmin、Dmax有差别，也会造成压实密度不同。粒度分布太窄或粒度分布太宽都会使材料压实密度降低。对于粒度分布的影响，有的电池厂家会对正极材料生产商提出要求，而有的电池厂家则通过混合不同粒度分布的产品来达到提高压实密度的目的，如图所示。

一、基本介绍钴是银白色的金属。钴在常温下不和水作用，在潮湿的空气中也很稳定。在空气中加热至300℃以上时氧化生成CoO，在白热时燃烧成Co3O4。 。钴一种非常稀缺的小金属资源，素有“工业味精”和“工业牙齿”之称，是重要的战略资源之一。钴资源多伴生于铜钴矿、镍钴矿、砷钴矿和黄铁矿矿床中，独立钴矿物极少，陆地资源储量较少，海底锰结核是钴重要的远景资源。二、钴的用途及应用领域目前，钴主要用于电池材料、高温合金、硬质合金、催化剂等领域。电池行业和高温合金行业是最大的两块用钴领域，电池行业用钴量占比约为59%，其次是高温合金用钴量所占比约为 15%，硬质合金和金刚石工具行业、硬面材料、陶瓷和催化剂行业分别占比约为7%、 3%、 4%和 4%。（一）电池材料目前钴的消耗量近40%用于充电电池材料，如用于锂离子电池的钴酸锂，用于镍氢电池的氧化亚钴等。钴最主要的用途是用于锂电池，锂离子电池的核心之一是它的正极材料，其中要用到钴酸锂(LiCoO2), 钴酸锂属于固体电解质，具有高能量密度和高的环保安全性。锂电池的优势在于电压范围宽，高能量密度，环保(和Ni-Cd、Ni-Mn相比较)。作为锂电池主要材料的钴酸锂的世界需求量2008年为3.29万吨（折合金属钴为1.97万吨)，产锂电池的主要国家集中在亚洲，分别是日本占40%(32%)、韩国占到30%(22%)中国占到28%(44%)，其中括号内为实际生产份额因为不少贴牌日本、韩国产的、实际产地在中国。（二）磁性材料钴是磁化一次就能保持磁性的少数金属之一。在热作用下，失去磁性的温度叫居里点。铁的居里点为769℃，镍为358℃，而钴可达1150℃。含有60%钴的磁性钢比一般磁性钢的矫顽磁力提高2.5倍。振动环境下，一般磁性钢失去差不多1/3的磁性。而钴钢仅失去2%-3.5%的磁性。由于钴优越的磁特性，被大量应用于高性能磁性材料的制造。磁性材料是重要的功能材料，在电子工业和高科技领域起着非常重要的作用。钴在磁性材料领域应用分布如下：70%用于Alnico 永磁合金，20%用于Smco合金，10%用于其他稀土永磁材料。近几年来，不仅磁性材料的产量增加了很多，而且磁体市场的结构也发生了很大的变化。从世界范围来看，铝镍钴磁体的产量呈下降趋势，但近几年来我国进行的大规模电网改造使铝镍钴磁体的产量维持在2000吨左右，而衫钴合金的产量有逐年上升的势头。（三）硬质合金与超级合金含有一定量钴的刀具钢可以显著提高钢耐磨性和切削性能，钴将合金组成中其他金属碳化物晶粒结合在一起，使合金具更高的韧性，并减少对冲击的敏感性能，这种合金熔焊在零件表面，可使零件的寿命提高3-7倍。含钴50%以上的司太立特硬质合金即使加热到1000℃也不会失去其原有的硬度。温度在1038℃以上时，钴基合金的优越性就显露无遗，特别适合用于制作高效率的高温发动机和汽轮机等，因此钴基合金被广泛地应用在航空航天和现代军事领域中。在航空涡轮发动机的结构材料中使用含20%-27%铬的钴基合金 可在不使用任何保护涂层的条件下 材料达到很高的抗氧化性。核反应堆供热工作室热介质涡轮发动机可以不检修而连续运转一年以上。