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三星SDI快充锂电池石墨材料技术新进展

导读: 三星SDI针对快速充电石墨材料的研究表明了其欲进军动力电池行业的雄心,值得国内动力电池的厂家的高度警惕,如果国家层面的保护退出,面对势力强大的国外厂商我们是否有信心笑到最后?国内厂家必须加大技术研发投入,只有技术才是在动力电池领域称雄的资本。

  国家针对新能源汽车的大力补贴政策极大的刺激了新能源汽车产业的发展,截至目前国家财政针对新能源汽车补贴高达500亿元,巨大的蛋糕吸引了大量的厂家加入到电动汽车产业大军,虽然爆出了骗补丑闻,但是国家仍然不遗余力地支持新能源汽车产业的发展,在众多利好的刺激下,锂离子电池厂家纷纷布局动力电池,作为体量巨大锂离子电池供应商,三星SDI自然也不甘落后,近日众多消息指出三星SDI积极筹备进军动力电池行业。

  动力电池与普通的锂离子电池最大的不同点是其对快速充电和安全性的极致要求。相比于传统的燃油汽车,电动汽车最大的劣势就是在充电时间上,电动汽车充电时间往往长达十几小时,这严重限制了电动汽车的使用便捷性,因此急需对传统的石墨负极材料进行改造,提升锂离子电池快速充电的能力。

  为了提升石墨材料的快速充电能力,需要缩短锂离子的扩散路径,目前常用的方法主要有两种——制备超细粉体石墨材料和多孔碳材料,这些方法都能极大的缩短Li+的扩散路径,提高石墨材料的倍率性能,但是由于表面积的增大,也会导致材料的不可逆容量损失增加,因此针对快速充电碳材料的研究重点为“如何降低材料的不可逆容量损失”。

  目前常见的制备多孔碳材料方法为高温氧化或者化学氧化,在石墨的表面产生大量的微孔,以促进锂离子的扩散,能够显著的提高锂离子电池快速充电的能力,但是目前这些方法都难以克服不可逆容量高的难题。

  

  近日,三星SDI的Jae-Hyun Shim等研发了一种石墨表面改性方法,该方法利用了KOH腐蚀作用对石墨材料的表面进行改性,不需要高温煅烧,不仅能够提高石墨材料快速充电,还避免了材料的高不可逆容量损失。三星SDI所采用的人造石墨材料由杉杉科技提供,该石墨材料首先与20wt%的KOH溶液混合,并在80℃下搅拌24h,然后经过过滤和清洗后,在80℃下真空干燥12h,就可获得改性人造石墨。

  电化学测试表明,经过常温KOH处理的石墨材料相比于未经处理的石墨材料具有更好的倍率性能,在2.5C的充电倍率下,循环100次容量保持率达到96.7%,而未经处理的石墨材料容量保持率仅为50%左右,从0.1C到6C充电倍率的测试结果表明,经过KOH腐蚀处理的石墨材料倍率性能较没有处理过的石墨材料有了显著的提升,特别是在充电倍率高于2C时,优势十分明显。

  

  KOH腐蚀石墨材料的快速充电能力主要得益于其表面大量的纳米微孔,同时由于KOH的腐蚀作用使得石墨表面的晶体结构被破坏,通过高分辨率的TEM可以发现,在石墨的表面产生了大量的隧道,这些都能够极大的缩短Li+的扩散路径,提高材料的充电速率。

  三星SDI针对快速充电石墨材料的研究表明了其欲进军动力电池行业的雄心,值得国内动力电池的厂家的高度警惕,如果国家层面的保护退出,面对势力强大的国外厂商我们是否有信心笑到最后?国内厂家必须加大技术研发投入,只有技术才是在动力电池领域称雄的资本。

 

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