[01395494]高倍率长寿命锂离子动力电池改性石墨负极材料

本项目成果来源为河南省科技攻关计划102102210169 锂离子电池以其优异的性能和潜在性能已被深入研究并在便携式用电器具上取得了广泛的应用,由于锂离子电池的能量密度较高,也是动力汽车和混合动力汽车的理想电源。但在锂离子电池应用于大功率用电设备之前,必须解决其循环寿命、倍率性能和安全性能较差的问题。锂离子动力电池也是能源领域当前及未来急需解决的全球性课题。负极材料作为其关键组成部分,其品质对锂离子电池的性能具有决定性影响。目前锂离子电池及其关键材料是我国能源和新材料领域重点支持的方向,“十五”期间,我国设立了“电动汽车重大科技专项”,其中锂离子电池负极材料是动力电池性能进一步提高的关键。 锂离子电池广泛采用石墨负极材料。而现今的各类石墨负极材料存在循环寿命较低、不能够大倍率放电等缺点。要进一步提高电池性能,满足电动车对电池大倍率放电性能、高安全、低成本及循环寿命的要求,迫切需要研究开发锂离子电池用高性能负极材料。通过改性处理、细化纯化石墨原料、粒度控制、粉碎分级等工艺,有机结合表面改性及掺杂处理工艺的优点,深入开展碳负极材料的结构与性能、电池内部的热反应与热稳定性、负极材料表面的SEI形成机理及锂离子的扩散动力学研究,有望提高石墨负极材料的倍率放电性能和循环寿命。 本成果的主要内容 （1）碳材料结构与性能研究 碳材料的结构及理化性能对负极材料的电化学性能影响很大,选择典型的人造石墨及其他碳材料,运用扫描电镜、透射电镜分析其微观结构,通过对其各种理化性能和电化学性能,特别是倍率放电性能、循环性能等的测试和评价,研究其结构及理化性能对电化学性能的影响。 （2）石墨的掺杂及改性研究 采用多种石墨原材料,对其进行物理粉碎、粒形及粒度控制、包覆或掺杂有利于提高锂离子电池综合性能的其他材料或元素等方面进行修饰和改性,以提高比容量、降低不可逆容量,改善倍率性能和安全性能,提高循环寿命。 （3）锂离子电池碳负极材料应用研究 优选一种或几种石墨的制备和改性工艺,制备出高倍率长寿命锂离子动力电池。并进行负极材料的批量生产。 本项目完成后,开发出了适用于锂离子动力电池用的高容量长寿命、倍率充放电性能优良的改性人造石墨负极材料。主要性能指标达到和超过国际先进水平,能够用于锂离子动力电池,满足大量的国内用户需求,替代进口并且实现部分出口,占领国内外市场。项目产品达到以下性能指标： 比容量≥330mAh/g,振实密度＞ 1.0g/cm3; 循环2000次不低于首次放电容量的80％; 安全性满足动力蓄电池要求,成本降低20％以上。