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HEV锂电池主流采用硬碳负极材料技术

更新时间:2013-01-28 16:41:53 点击: 编辑:锂辉电池

  简单估算,一辆日产Leaf EV需要的锂电池(24kWh)相当于4400多部苹果iPhone5手机的锂电池 (3.8V/1434mAh,约合5.45Wh),即使一辆配备2.4kWh锂电池的混合动力车(HEV)也需要440部iPhone5锂电池。因此,电动汽车(EV)和混合动力车等动力锂电池市场对那些领先的负极材料企业非常具有吸引力,特别是当小电池负极材料技术含金量越来越低,而动力锂电池负极材料尚存技术门槛的情况下,就更加如此。
 
现阶段动力锂电池负极材料技术开发主要集中在石墨、硬碳、软碳、钛酸锂、合金类负极材料方面。其中,硬碳(Hard Carbon)是指石墨化碳,一般为500~700mAh。硬碳结构稳定且充放电循环寿命长,且碳锂电位能够高于0.2V,安全性能更好。硬碳的结晶分散,锂离子容易进出,便于增加电池的输出功率,但缺点是存储的锂离子的量较少,因此容量会变小。
 
结合硬碳材料的特点来看,它相对更适合于重视输出功率的混合动力车(HEV)用动力锂电池的制造。资料显示,目前已有不少HEV动力锂电池企业在采用硬碳作为负极材料。如本田(Honda)推出的思域HEV,日产风雅HEV锂电池。这些动力锂电池的单位重量输出密度均高达3550~4000W/kg,比原来镍氢电池(Ni-MH)的约1200W/kg提高到了3倍以上。这里我们就简单介绍一下相关企业硬碳负极材料产品的开发情况和量产情况。
 
日本吴羽化工于2011年12月14日宣布,已与可乐丽(Kuraray)就共同开展锂离子充电电池负极材料业务达成协议。吴羽将和可乐丽旗下的可乐丽化学合资成立采用植物原料的硬碳“Bio Carbotoron”制造子公司,在2013年构筑起年产1000吨的生产体制。
 
据报道,日本住友电木开发出了用于高输出用途锂离子充电电池负极的硬碳材料。该硬碳属于耐热性和阻燃性都很高的苯酚树脂类材料,已经被HEV动力锂电池厂商所采用,将从2012年春季开始在住友电木的子公司秋田住友电木量产。住友电木此次开发的硬碳的晶粒特点是:粒径为数μm,结晶间距离约为4埃(4×10-10m),大于石墨的约3.4埃。凝固后作为负极使用时,便于锂离子进出,在-20℃的低温环境下与石墨相比可将单元电阻降低20~30%。
 
中国的杉杉科技等企业也在积极开发用于HEV的硬碳负极材料产品并有所成就。据杉杉科技介绍,其硬碳材料产品(HCP)采用优选的沥青原料,与添加剂混合进行交联处理等工序,前驱体经高温炭化制得具有难石墨化性的硬碳材料。

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