储能电池

下一代锂离子电池负极材料:纳米氧化钨基材料

2020-07-13 10:12:06 中国钨业新闻网 作者:YAHONG

虽然目前主要使用石墨作为商业化锂离子电池的负极材料,但是,纳米氧化钨基材料已经跻身成为下一代锂离子电池负极材料领域研究的热点。

宁德时代,在上市两年后,坐上了创业板“一哥”的位置。7月7日,宁德时代的总市值达到了4317亿。

此前,可能很多人不清楚宁德时代是做什么的,不过,在这之后,必然会有更多的人知道:宁德时代已经成为了中国动力电池的名片,是中国动力电池的代表企业,也是中国汽车产业里极少拥有话语权的供应商,还是世界四大具备国际竞争力的动力电池企业之一。其他三家分别是LG化学、三星SDI、松下。在动力电池的赛道上,这四家企业占全球装机量的60%以上。

宁德时代主营业务包含动力锂离子电池、储能锂离子电池等,并通过参股方式布局镍矿、锂矿资源,在锂离子电池领域形成一体化产业链。

要说,动力电池也真不愧是新能源电动汽车的“心脏”——在整车成本中占三至四成的比例。所以,也难怪动力电池是潜在市场达到数千亿元的新兴产业。

说到动力锂离子电池,它可是当下能源领域研究的热点之一。因为,与铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池等电池相比,锂离子电池具有较小的体积、较高的能量密度、无记忆效应、较长的使用寿命等特点,而且,它还具有环保特性,符合绿色发展理念。

同时,也会有很多人想到,锂离子电池的关键组成部分之一——负极材料。负极材料的好坏直接影响到锂离子电池的整体性能,因为它的作用是,在充放电过程中,实现锂离子的嵌入和脱出(充电时,锂离子嵌入;放电时,锂离子脱出。)。

石墨和改性石墨是目前已经商用的锂离子电池负极材料。虽然目前主要使用石墨作为商业化锂离子电池的负极材料,但是,不可否认的是,它使锂离子电池的发展受到了相应的限制,因为它的缺陷是比容量低(理论容量仅为372 mAh/g)、倍率性能差。

所以,正处在研发阶段的锂离子电池负极材料有很多种,如,过渡金属氧化物中的纳米氧化钨基材料——下一代锂离子电池负极材料领域研究的热点。这是因为纳米氧化钨基材料等过渡金属氧化物具有价格相对低廉、来源广泛且比容量大等优势。例如,紫色氧化钨纳米粉末就可以让锂离子电池实现超快速充放电,因为它有助于电子传导性和锂离子扩散。不过,由于过度金属氧化物在锂离子脱出与嵌入的过程中体积变化较大,容易导致电极破裂,电极材料与集流体分离,使电池的使用寿命降低。因此,如果要将其商业化,必然得解决寿命问题。等将来,这个问题解决了,纳米氧化钨材料的市场将进一步扩大。目前,纳米氧化钨,作为一种功能材料,已经被用于生产光催化材料(降解有机污染物等)、石油催化剂、电致变色材料(智能玻璃)、气敏材料(气敏传感器)等用途。


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