包覆材料:释放负极性能的“杀手锏”
2023-12-06

负极材料直接影响到锂电池的循环、倍率性能,容量和安全性。然而,负极材料往往存在一些天然瑕疵,如表面缺陷多、体积膨胀等问题,限制了本身性能的高水平发挥,继而降低了锂电池的性能。为了解决这些问题,对负极材料进行包覆是一种经市场检验的有效方案。

负极包覆行业未来发展景气度高涨。据预计,2023年中国电池负极材料年出货量达260万吨,按照负极包覆材料质量占比10%左右计算,负极包覆材料需求量约26万吨。


负极包覆材料是一种具备特殊性能的材料,通过在负极材料的外层建造一个“小房子”一样的保护层,从而改善负极材料的性能。


( 图为:华明胜新型包覆材料)


对负极材料进行包覆后,形成核壳结构的碳材料,不仅能避免锂离子与溶剂的共嵌入、抑制电解液分解,还可以提升负极材料的首充可逆容量、循环稳定性以及电池倍率性能;保护负极材料免受电解液的浸润和腐蚀,从而减少电池的内部短路和热失控风险;同时可以在较宽的温度范围内保持稳定,并保持良好的电化学性能。 以天然石墨为例,天然石墨表面异质性强,活性位点多,会在锂离子嵌入时发生溶剂共嵌入,难以在首次充电时形成均匀、致密的 SEI 膜,且与电解液润湿效果差,充放电过程中易发生石墨片层脱落,造成循环寿命短等问题。采用包覆技术对天然石墨进行改性,可有效改善其循环性能及倍率性能。


此外,硅基负极脱嵌锂过程中伴随剧烈的体积变化,引起材料本体结构塌裂以及电极片的粉化、脱落。而碳材料具有较强的机械性能,通过碳对硅基负极进行包覆,能够缓冲硅体积膨胀产生的应力变化,进而维持电极结构的完整性。同时,碳材料具有良好的导电性,可在硅表面构筑连续的导电网络,降低电池内阻,从而提高硅基负极材料的导电性能。


(图为:硅材料包覆电镜示意图,图片来源于网络如有侵权联系删除)


创新工艺,开启电池新时代!华明胜独具匠心,采用自有知识产权的工艺技术,倾力打造高品质的新型负极包覆材料,该材料中含有独特物质,包覆负极后形成高强度高韧性包覆层,兼具硬碳和软碳的特质,不但修复了负极表面缺陷,还可以与电解液有很好的相容性,可以大大提高电池的快充性能,循环性能,导电性能和安全性能。


(图为:使用华明胜包覆材料包覆前后电镜图)


华明胜的新型包覆材料具备各向同性,适用于人造石墨负极、天然石墨负极、硬碳负极、硅碳负极等材料的包覆;可根据不同负极材料的特性进行定制化的实验分析,以选择最佳的应用方案。此外,产品的粒度也可根据客户的需求进行定制,以满足不同应用场景的需求。 无论是天然石墨还是硅碳负极,负极包覆材料都展现出了显著的效果。未来,随着电动汽车、移动设备等领域的持续发展,负极材料仍将是锂电池行业的重要支柱。而作为提升负极材料性能的关键原料,负极包覆材料将为行业的发展注入新的活力,引领行业迈向新的高度。