现有商用锂离子电池的负极材料主要采用石墨,其理论比容量较低(372mAh/g)限制了锂离子电池比能量的提升;且石墨的反应电位较低,容易引发金属锂枝晶的沉积导致电池的安全问题;此外,电池在大电流充放电时石墨的层状结构容易发生破坏,也限制了锂离子电池的功率性能。
该材料适合用于对比能量密度以及充放电电流要求较高的锂离子电池的开发,如作为各类可移动高端电子设备无人机、扭扭车、电动玩具等的供电电源。市场规模大、需求广,并在快速的增长当中。
需要通过近一步研发降低材料的成本、解决材料的合成放大、优化应用中的工艺参数,需要不小于200平米的测试及小试场地,以及购买用于材料批量合成的混合、搅拌、煅烧设备及用于材料性能检测的测试仪器。
我们开发的新型负极材料可逆比容量可达400mAh/g~2000mAh/g,远高于现有的石墨材料,可以大大提升锂离子电池的比能量;同时,其首次库仑效率在91%以上,远优于现在的合金型硅基负极材料,在应用中省去了预锂化以及表面处理等诸多复杂的工艺; 此外,这种新型材料的反应电位在0.5~1.5V之间,高于锂的沉积电位,不容易发生锂枝晶的沉积,有利于提升电池的安全性能;最后,根据材料成分和结构的进一步设计,我们可以得到导电性非常优异的材料,从而使电池可以大电流高倍率充放电。
该材料的合成方法简单,主要涉及机械混合和加热煅烧等工艺步骤,适合工业放大。
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