石墨類應用遭遇瓶頸 綜合性能有待提升

    鋰電世界  鋰電負極材料對鋰電池的安全性、循環壽命和能量密度有重要影響。目前占全球市場97％的石墨類鋰離子電池負極材料的發展遭遇瓶頸，為滿足下游需求，8月23～25日，2012中國鋰電負極材料研討會的與會專家提出了未來鋰電負極材料開發應走向多樣化，主要向高性能（高比容量、高充放電效率、高循環）和高安全性、低成本發展的觀點。

    石墨類鋰電負極材料雖然工藝相對成熟，但受結構特性制約，其比容量已達到極限，無法滿足大型動力電池所要求的持續大電流放電要求。而且，《石墨行業準入條件（征求意見稿）》和《石墨行業準入公告管理暫行辦法（征求意見稿）》現在工信部網上公開征求意見，石墨行業準入門檻將要提高。《準入條件》還在建設條件、生產布局、工藝與裝備、產品質量、能耗、排放等方面做出了嚴格的要求。

    我國對石墨的保護意識非常淡薄，無序開采、資源浪費狀況非常嚴重。由于缺乏管理措施，一些沒有正規礦山開采設計的中小企業濫竽充數。他們大多從事初級原料加工，技術力量薄弱、生產工藝落后，造成資源浪費、產能過剩等一系列問題，而市場中惡性競爭現象也時有發生。

    業內人士認為，隨著這些準入"門檻"的設置，石墨將成為繼稀土、氟化工、磷化工后的又一個稀缺資源。相關標準直接利好擁有上游石墨礦資源的企業，且有效地將儲量小、技術落后的企業淘汰出局。但是，隨著落后產能的退出，石墨的價格也將回升。

    因此，世德南化投資管理（上海）有限公司中國區總經理陳衛表示，鋰離子電池的很多性能都取決于負極材料，如充放電效率、壽命長短等，未來要取得突破，新型負極材料開發至關重要。

    目前，鈦酸鋰、硬碳與其他非碳負極材料形成的復合材料以及硅、錫等多種新型負極材料已引起人們關注。
   
    鈦酸鋰（LTO）是新興鋰電池負極材料的代表，其電化學勢高達1.5V，是最安全的負極材料。其循環壽命可達20000次，65℃高溫循環達到8000次。更值得一提的是，LTO一般不會生成固體電解質界面膜，十分有利于大電流放電，可提高電池循環壽命和高低溫性能。常規電池-20℃下只能放出20%的能量，而LTO材料在-40℃時仍然能放出40%的能量，且大電流放電效果很好。如果LTO電池比容量提升、價格下降，將超越磷酸鐵鋰電池，這也是LTO負極材料未來技術發展方向。陳衛補充說，鈦酸鋰原料成本并不高，要降低總成本，企業應該在設備、工程、質量控制上下功夫。

    北京低碳清潔能源研究所專家薛嘉漁表示，硬碳材料的壽命、動力及安全性均不錯。其微孔結構有利于鋰離子的運動，可以快出快充，對功率型應用十分有利。不過，硬碳價格較高，應用受限。近來發生的電動車著火事故，讓電池的安全性問題成為關注焦點，今后負極材料要同時關注高性能和高安全性。

    此外，湖南摩根海容新材料有限責任公司研發工程師謝成德表示，海容目前已對石墨和硅、錫、碲等材料進行了復合研究，未來一兩年將會有成熟的產品推出。