登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
锂离子电池正极材料一般导电性比较差,因此在使用中一般都需要添加导电剂提高导电性,常见的导电剂包括炭黑类导电剂、碳纳米管、碳纤维,以及目前比较火热的石墨烯材料,如果从结构上分,这几类导电剂可以分为三大类:1)零维导电剂,例如炭黑类;2)一维导电剂,例如碳纳米管和碳纤维;3)二维导电剂,例如石墨烯材料,每种导电剂都有自己独特的性能,例如炭黑类材料在短程导电方面具有优势,而碳纳米管导电剂在长程导电方面具有优势。
锂离子电池工作时我们一般认为限制电池倍率性能的环节可能有两个:1)电子导电;2)离子传输,很多研究都表面电子导电环节是影响锂离子电池倍率性能和容量发挥的关键环节【1】,更多的导电剂有利于提升锂离子电池的电性能。美国德雷赛尔大学的Samantha L. Morelly等人通过不同的匀浆工艺研究了“离子导电”、“长程导电”和“短程导电”对于锂离子电池倍率性能的影响,研究表明锂离子电池的“短程导电”对于倍率性能的影响更为显著。
实验中Samantha L. Morelly选择了NCM111材料作为研究对象,采用炭黑作为导电剂,PVDF作为粘结剂,浆料的配方分为两种,一种是95%的NCM,2.5%的CB,2.5%的PVDF,第二种是94.5%的NCM,3%的CB,2.5%的PVDF,采用下图所示的两种工艺进行匀浆。从下面的流程图我们可以看到,Samantha L. Morelly采用了两种方式加入炭黑导电剂CB,一种是全部炭黑CB与NCM材料一起加入到PVDF胶液之中;一种是首先利用球磨机将部分的CB与NCM进行干混,然后与剩余的CB一起加入到PVDF胶液之中,干混的CB比例=1-f(f=0,0.25,0.5,0.75和1),一般我们认为通过球磨工艺,可以让炭黑CB吸附在NCM颗粒的表面,形成“固定碳黑”,而湿混过程中加入的炭黑CB会存在NCM颗粒之间,Samantha L. Morelly称之为“自由炭黑”。
下图a为NCM材料的SEM照片,从图中可以看到NCM的粒径在10um左右,下图b为CB含量2.5%,f=0(也就是全部的CB与NCM一起进行球磨干混)的电极的图片,我们可以看到有许多CB并不是吸附在NCM颗粒表面,而是发生了明显的团聚。下图c为CB含量3%,f=0的电极的SEM图片,从图片上我们可以看到,大多数的CB都吸附在NCM颗粒的表面,团聚颗粒较少。这一结果说明,干混过程中加入的炭黑CB并不是全部成为吸附在NCM颗粒表面的固定碳,也就是说我们上面在湿混过程中加入炭黑的比例f并不是全部的“自由炭黑”,还有一部分干混过程中没有吸附在NCM颗粒表面的炭黑也成为了“自由炭黑”,为了表征浆料中“自由炭黑”的真实比例,Samantha L. Morelly对不同的浆料的流变特性进行了研究,并以此表征浆料中的“自由炭黑”的数量。
炭黑CB为纳米颗粒,密度比较小,而NCM颗粒比较大,密度比较高,因此浆料中“自由炭黑”的数量会显著的影响浆料体系的流变特性,我们也可以通过浆料的流变特性反向推导出浆料中“自由炭黑”的数量。从下图a(炭黑含量为2.5%)我们可以看到,当f=1(也就是所有的炭黑都在湿混的过程中加入)的浆料具有最高的弹性模量和粘性模量,并且几乎与剪切速度没有关系,弹性模量G’总是大于G’’,这表明此时浆料呈现出一种胶液凝胶的状态。随着f从1降低到0.75和0.5,浆料的模量出现了明显的下降。在f=0.25时,浆料的模量出现了进一步的下降,我们从曲线中能够发现弹性模量G’与频率之间没有显著的关系,但是粘性模量G’’却随着频率的升高而增加,在频率为10-100时G’和G’’出现了叠加的现象,这表明此时浆料呈现出一种弱凝胶的状态,f=0时浆料的流变特性与f=0.25时几乎相同,表明球磨干混并没有使得所有的CB吸附在NCM颗粒的表面。
从下图b我们可以观察到CB含量为3.0wt%的浆料具有类似的特性,但是我们也发现f=0时,CB含量3wt%的浆料具有更低的模量,这与上面SEM中所观察到的是一致的,表明3%CB时球磨干混后的浆料中“自由碳黑”的数量更少一些。
根据上面的研究成果,Samantha L. Morelly将不同f数值的浆料在频率为1rad/s下的模量做成曲线,如下图所示,根据浆料的模量Samantha L.Morelly将浆料分为了两个区间:一个是强凝胶区,一个是弱凝胶区。从图中可以看到“自由炭黑”的数量对浆料的模量具有显著的影响,3%CB的浆料模量要明显高于2.5%CB的浆料,但是当f=0.5时,两种浆料的模量是相同的,表明此时浆料中“自由碳黑”的数量是相同的,当f进一步降低到0.25后,3%CB的浆料的模量甚至要低于2.5%的浆料,说明通过球磨干混,3%CB的浆料中“自由炭黑”的数量要少于2.5%的炭黑。
下图为采用不同的匀浆工艺制备的浆料的倍率性能,当炭黑的添加量为2.5%时,我们可以看到f=0的性能最差,f=0.25的性能最好。当炭黑的添加量为3%时,f=0和f=0.25的电极表现出了最好的性能,同时CB含量为3%的NCM材料在高倍率下的容量损失也要明显的小于CB为2.5%的浆料。
为了分析影响NCM电极倍率特性的因素,SamanthaL. Morelly对2.5%CB含量的电极进行了电导率测试,结果如下图所示。从图中可以看到f=1的电极电导率最高,f=0和0.25的电极电导率较低,这主要是因为f=1时,全部的炭黑CB在湿混的过程中形成了“长程导电”的结构,提高了电极的电导率,这一点也得到了SEM结果的确认,而f=0和0.25则由于大部分的炭黑都在球磨干混的过程中吸附在了NCM颗粒的表面,从而导致“自由炭黑”太少,因此“长程导电性”能较差,导致电导率较低。
从上面的分析结果我们不难看出,影响锂离子电池倍率特性的并不是我们通常以为的“离子扩散”过程,更多的是受到电子导电性的影响,例如Samantha L. Morelly的研究就发现,3%CB含量的浆料的倍率特性就要显著好于2.5%CB含量的电极,如果按照“离子传输”为限制环节的理论,更多的导电剂意味着电极内更加曲折的Li+扩散通道,反而会降低电极的倍率性能。其次,Samantha L.Morelly的工作也揭示“短程导电”在锂离子电池倍率性能中的影响,研究表明通过球磨将CB吸附在NCM颗粒的表面形成更好的“短程导电”网络能够显著的提升电极的倍率性能,“短程导电”在电极倍率特性中的重要性甚至要高于“长程导电”。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
北极星电池网获悉,据滁州市人民政府发布消息,4月24日上午,星恒电源(滁州)年产4GWh锂离子电池项目开工仪式在中新苏滁高新区举行。据悉,该项目总投资18.3亿元,将于今年9月完成厂房建设,12月竣工投产,建成投产后可实现年产值约23.4亿元。
据长沙工信消息,4月18日,位于宁乡高新区的湖南阿斯米新材料有限公司自主研发的万吨级锂离子电池负极前驱体生产线正式启动,这是全球首台套万吨级锂离子电池负极前驱体连续自动化生产线。据了解,阿斯米公司投资30亿元建设锂离子电池石墨负极材料生产及相关设备制造基地项目,一期投资8亿元,设计年产
北极星储能网获悉,据延安招商局消息,4月22日,延安市首个锂离子电池储能项目在黄陵县举行签约仪式。该项目由上海润雅鸿真能源有限公司全资建设,总公司为天津润雅科技股份有限公司。本次签约项目位于黄陵县高新区技术产业园,总建设用地面积60亩,配置容量为300MW/600MWh的磷酸铁锂储能系统,配套一
近日,研究机构EVTank联合伊维经济研究院共同发布了《中国小软包锂离子电池行业发展白皮书(2024年)》。白皮书数据显示,2023年全球小软包锂离子电池出货量54.8亿只,同比下滑2.6%,已经连续两年同比下滑。EVTank表示,全球小软包电池出货量的下滑叠加价格的下跌导致整个行业的市场规模在2023年同比下
日前,合康新能在在互动平台上表示,公司目前没有研发储能锂离子电池。
天力锂能4月16日在投资者互动平台表示,公司2023年研发投入占比接近往年水平,暂未研发锂硫电池。
北极星电池网获悉,据八闽国资消息,近日,宁德70000吨锂离子电池正极材料(CD车间)项目主体结构封顶仪式顺利完成。该项目是福建省重点项目,总投资24.45亿元,主要建设C、D两幢车间及相关配套,项目建成投产后,预计可年产7万吨锂离子电池正极材料。
得益于电池技术不断提升,以及中高端新能源乘用车车型增多,新能源汽车电池包容量越做越大正成为趋势。电池中国观察到,近段时间,国内多款热门中高端新车均搭载了70kWh-150kWh带电量的“大”电池包,纯电续航里程超600公里,甚至1000公里。这意味着“大”电池包已成为中高端新车标配,(超)长续航也成
北极星电池网获悉,据贝特瑞消息,4月8日上午,贝特瑞地中海年产5万吨锂离子电池正极材料项目在摩洛哥丹吉尔科技城举行开工仪式。贝特瑞地中海公司董事长杨顺毅,贝特瑞地中海公司总经理杨平州,丹吉尔地中海港集团服务板块董事长/摩洛哥丹吉尔科技城(SATT)总经理JaafarMrhardy,SATT常务副总经理/CR
4月9日,宁德时代德国图林根工厂获得了大众汽车集团模组测试实验室及电芯测试实验室双认证,成为全球首家获得大众集团模组认证、欧洲首家获得大众集团电芯认证的电池制造商(全球首家获得大众集团电芯认证的电池制造商为宁德时代集团总部)。此次认证,是国际一流车企对宁德时代测试验证能力,以及技术
在全球绿色能源和技术的发展浪潮下,我国电源结构持续优化,可再生能源发电装机规模屡创新高。目前,我国已建成了世界上最大的清洁电力供应体系,在全球清洁能源技术价值链中发挥着核心作用。不同于传统能源的是,可再生能源存在着供应不稳定的特点。不同地区、气候下的能源供需存在巨大的差异,在传统
据贵州改革消息,4月21日,以“服务和融入国家战略共赢产业发展新未来”为主题的2024中国产业转移发展对接活动(贵州)在贵阳举办。此次活动上,贵州毕节磷煤化工一体化项目签约,金额730亿元。据悉,“贵州毕节磷煤化工一体化项目”拟投资建设年产150万吨磷酸铁和80万吨磷酸铁锂项目,配套建设磷化工
北极星储能网获悉,据湖南裕能公告称,为满足海外市场需求,提升公司市场地位,公司拟在新加坡设立投资公司,并由投资公司在西班牙设立项目公司,计划投资建设年产5万吨锂电池正极材料项目,总投资金额约为人民币9.82亿元。公司将于拿到相关审批后,开始为期15个月的项目建设,资金来源为自有及自筹资
4月19日,湖南裕能公告称,为满足海外市场需求,提升公司市场地位,公司拟在新加坡设立投资公司,并由投资公司在西班牙设立项目公司,计划投资建设年产5万吨锂电池正极材料项目,总投资金额约为人民币9.82亿元。湖南裕能表示,公司本次对外投资,顺应了全球新能源行业发展趋势,是实施全球化发展战略的
4月22日,惠云钛业公告,拟终止投资建设年产10万吨新能源材料磷酸铁项目,该项目已取得项目备案证、建设用地规划许可证,并已依法取得项目用地的土地使用权。截至目前,该项目已投入资金3031万元。关于终止项目建设的原因,惠云钛业表示,鉴于该项目推进过程中,我国新能源材料市场环境、新能源电池上
当升科技4月19日在互动平台表示,公司已针对电动汽车市场开发出固态电池用关键正极材料,产品已成功导入辉能、清陶、卫蓝新能源、赣锋锂电等固态电池客户,并实现批量销售。
近年来,贵州新能源动力电池及材料产业规模快速增长,发展动能持续增强,供给能力大幅提升,目前已形成动力电池产能37GWh。磷酸铁锂正极材料产能45万吨、磷酸铁产能93万吨、三元正极材料产能10.8万吨……贵州省工业和信息化厅原材料工业处相关负责人介绍,贵州已引进宁德时代、比亚迪、湖南裕能等头部
北极星储能网获悉,据中宏网新疆消息,4月15日,新疆久辰新材料科技有限公司总投资40亿元年产10万吨磷酸锰铁锂正极材料建设项目在新疆伊犁哈萨克自治州霍城县新材料产业园开工奠基。据了解,项目一期于2024年4月开工建设,计划年底建成2条磷酸锰铁锂生产线并投产;二期计划2025年建成2条磷酸锰铁锂生产
磷酸锰铁锂投资热度不减。近日,电池中国获悉,江苏珩创纳米科技有限公司(以下简称“珩创纳米”)完成A轮超1亿元人民币融资,本轮融资由广发信德领投,黄海金控、创维投资、电科基金、正景资本跟投,此轮融资将用于持续产能扩张。在此之前,珩创纳米曾获得沃衍资本Pre-A轮投资。资料显示,珩创纳米成立
中伟股份近日在投资者互动平台表示,公司首期年产8000吨钠电项目已于2023年正式投料投产,实现镍系、钴系、磷系、钠系四大材料体系全覆盖,可为市场不同需求客户提供多元化的产品及技术服务方案,有力保障公司”技术多元化“的战略实施。
北极星电池网获悉,据八闽国资消息,近日,宁德70000吨锂离子电池正极材料(CD车间)项目主体结构封顶仪式顺利完成。该项目是福建省重点项目,总投资24.45亿元,主要建设C、D两幢车间及相关配套,项目建成投产后,预计可年产7万吨锂离子电池正极材料。
北极星电池网获悉,据贝特瑞消息,4月8日上午,贝特瑞地中海年产5万吨锂离子电池正极材料项目在摩洛哥丹吉尔科技城举行开工仪式。贝特瑞地中海公司董事长杨顺毅,贝特瑞地中海公司总经理杨平州,丹吉尔地中海港集团服务板块董事长/摩洛哥丹吉尔科技城(SATT)总经理JaafarMrhardy,SATT常务副总经理/CR
北极星太阳能光伏网获悉,10月12日,大同新成新材料股份有限公司与西北工业大学、西安科技大学合作共建新型光伏材料联合实验室及柔性钙钛矿太阳能电池工艺及设备开发项目签约揭牌仪式举行。大同新成新材料股份有限公司立足企业创新发展,依托产业优势、专业人才和设备优势,与西北工业大学材料学院合作
北极星储能网获悉,8月18日,福建龙岩永定区石墨烯动力(储能)锂离子电池生产项目签约。据悉,该项目总投资18亿,由深圳宁迪新能源有限公司投建,项目年产4GWh动力电池及储能电池,分两期建设。约定一期项目投产后3年内达产,实现年产值8亿元以上、年纳税5000万元以上。
5月11日,镇江500千伏访仙变电站室外5号主变500千伏侧5042开关汇控柜,喷涂了新型纳米陶瓷散热材料,柜体温度半小时内从26.5℃降到了20.8℃。此次采用的纳米远红外陶瓷材料与高品质石墨烯组合“降温服”,可以大幅提升热管理效率,在不需要外部任何能源、不占用额外体积、不增加设备的情况下,以“零能
“目前,单层石墨烯的市场公价是每克近千元,通过我们的特殊提取技术,可以使成本下降至目前的百分之一。”日前,在参观北京旭华时代科技有限公司(以下简称“北京旭华”)研发车间时,该公司董事长崔旭指着玻璃容器内的黑棕色液体向记者如此介绍。该公司曲面石墨烯已量产下线,当前产量达20吨;预计年
近日,工业和信息化部批复组建国家石墨烯创新中心、国家虚拟现实创新中心、国家超高清视频创新中心等3家国家制造业创新中心。国家石墨烯创新中心依托宁波石墨烯创新中心有限公司组建,建设地位于浙江宁波,股东单位充分汇聚了浙江、江苏、广东等14个省份的行业创新力量。国家石墨烯创新中心面向石墨烯
近日,工业和信息化部批复组建国家石墨烯创新中心、国家虚拟现实创新中心、国家超高清视频创新中心等3家国家制造业创新中心。国家石墨烯创新中心依托宁波石墨烯创新中心有限公司组建,建设地位于浙江宁波,股东单位充分汇聚了浙江、江苏、广东等14个省份的行业创新力量。创新中心面向石墨烯产业发展的
由位于柏林的全球能源互联网欧洲研究院(简称欧洲研究院)重点研发的石墨烯改性电工材料新技术此前成功应用于高压断路器新型电触头制备。近日,基于这种新型电触头部件的252KV/63KA敞开式柱上断路器在宁夏石嘴山步桥变电站中正式投入运行。据介绍,这项高端电工材料新技术在世界范围内率先填补了石墨烯改
6月24日由国网联研院、中国电科院、国网宁夏电力、平高集团联合研发的252千伏石墨烯断路器在石嘴山电网220千伏步桥变电站成功挂网运行,标志国内首台基于石墨烯改性电触头的252kV/63kASF6敞开柱式断路器在石嘴山电网正式运行。据了解,新型的石墨烯改性电触头表现出优异的耐磨性、导电性、抗熔焊性和抗
4月25日获悉,中国电力科学研究院有限公司完成新型防腐涂料变压器温升模拟实验。实验数据显示,与传统防腐涂层相比,新型防腐涂料可延长变压器绝缘纸服役寿命,显著提升变压器等输变电设备环保性能,还克服了常规涂料添加高导热填料后防腐蚀性能下降的难题。由于传统防腐涂层热导率远低于外壳金属材料
北极星储能网获悉,1月17日,湖北房县举行2022年招商引资“开门红”签约仪式,14个项目集中签约,其中两个储能生产项目,总投资30.5亿。湖北世润新材料有限公司投资5千万元建设石墨烯项目、湖北钒界新能源有限公司投资30亿元建设钒储能项目、
为了寻求可持续的能源储存,瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员提出了一个新的概念,将石墨烯应用到可持续的钠离子电池中,从而让容量比传统钠离子电池增长了十倍。
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!