第一種是碳負(fù)極材料：目前已經(jīng)實(shí)際用于鋰離子電池的負(fù)極材料基本上都是碳素材料，如人工石墨、天然石墨、中間相碳微球、石油焦、碳纖維、熱解樹脂碳等。第二種是錫基負(fù)極材料：錫基負(fù)極材料可分為錫的氧化物和錫基復(fù)合氧化物兩種。氧化物是指各種價態(tài)金屬錫的氧化物。目前沒有商業(yè)化產(chǎn)品。第三種是含鋰過渡金屬氮化物負(fù)極材料，目前也沒有商業(yè)化產(chǎn)品。第四種是合金類負(fù)極材料：包括錫基合金、硅基合金、鍺基合金、鋁基合金、銻基合金、鎂基合金和其它合金，目前也沒有商業(yè)化產(chǎn)品。第五種是納米級負(fù)極材料：納米碳管、納米合金材料。第六種納米材料是納米氧化物材料：目前合根據(jù)2009年鋰電池新能源行業(yè)的市場發(fā)展最新動向，諸多公司已經(jīng)開始使用納米氧化鈦和納米氧化硅添加在以前傳統(tǒng)的石墨，錫氧化物，納米碳管里面，極大的提高鋰電池的充放電量和充放電次數(shù)。

 

鋰離子電池的主要構(gòu)成材料包括電解液、隔離材料、正負(fù)極材料等。正極材料占有較大比例（正負(fù)極材料的質(zhì)量比為3:1~4：1）,因?yàn)檎龢O材料的性能直接影響著鋰離子電池的性能，其成本也直接決定電池成本高低。

 

鋰離子電池是以2種不同的能夠可逆地插入及脫出鋰離子的嵌鋰化合物分別作為電池的正極和負(fù)極的2次電池體系。充電時，鋰離子從正極材料的晶格中脫出，經(jīng)過電解質(zhì)后插入到負(fù)極材料的晶格中，使得負(fù)極富鋰，正極貧鋰；放電時鋰離子從負(fù)極材料的晶格中脫出，經(jīng)過電解質(zhì)后插入到正極材料的晶格中，使得正極富鋰，負(fù)極貧鋰。這樣正負(fù)極材料在插入及脫出鋰離子時相對于金屬鋰的電位的差值，就是電池的工作電壓。

 

鋰離子電池是性能卓越的新一代綠色高能電池，已成為高新技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)之一。鋰離子電池具有以下特點(diǎn)：高電壓、高容量、低消耗、無記憶效應(yīng)、無公害、體積小、內(nèi)阻小、自放電少、循環(huán)次數(shù)多。因其上述特點(diǎn)，鋰離子電池已應(yīng)用到移動電話、筆記本電腦、攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等眾多民用及特種領(lǐng)域。

 

采用微波干燥新技術(shù)干燥鋰電池正極材料，解決了常規(guī)鋰電池正極材料干燥技術(shù)用時長，使資金周轉(zhuǎn)較慢，并且干燥不均勻，以及干燥深度不夠的問題

 

具體特點(diǎn)有：

 

1、采用鋰電池正極材料微波干燥設(shè)備，快捷迅速，幾分鐘就能完成深度干燥，可使最終含水量達(dá)到千分之一以上

 

2、采用微波干燥鋰電池正極材料，其干燥均勻，產(chǎn)品干燥品質(zhì)好。

 

3、采用微波干燥鋰電池正極材料，其高效節(jié)能，安全環(huán)保。

 

4、采用微波干燥電池正極材料，其無熱慣性，加熱的即時性易于控制。微波燒結(jié)鋰電池正極材料具有升溫速度快、能源利用率高、加熱效率高和安全衛(wèi)生無污染等特點(diǎn)，并能提高產(chǎn)品的均勻性和成品率，改善被燒結(jié)材料的微觀結(jié)構(gòu)和性能。synotherm注冊資金2008萬，是全球知名的工業(yè)微波窯爐裝備制造商和工業(yè)微波加熱解決方案提供商

 

近年來，鋰電池相關(guān)政策陸續(xù)出臺推動著產(chǎn)業(yè)上下游企業(yè)如雨后春筍般成立。鋰電池主要由正極材料、負(fù)極材料、隔膜和電解液等構(gòu)成，正極材料在鋰電池的總成本中占據(jù)40%以上的比例，并且正極材料的性能直接影響了鋰電池的各項(xiàng)性能指標(biāo)，所以鋰電正極材料在鋰電池中占據(jù)核心地位。

 

目前已經(jīng)市場化的鋰電池正極材料包括鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元材料等產(chǎn)品。

 

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對電池新材料需求的不斷增加，再加上手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)、汽車等產(chǎn)品對新型、高效、環(huán)保電池材料的強(qiáng)勁需求，我國電池新材料市場將不斷擴(kuò)大。鋰電池作為電池未來發(fā)展方向，其正極材料市場發(fā)展前景看好。同時，3G手機(jī)推廣和新能源汽車的大規(guī)模商業(yè)化都將為鋰電池正極材料帶來新機(jī)遇。

 

雖然鋰電池正極材料具有廣闊的市場，前景十分樂觀。但鋰電池正極材料還存在一定的技術(shù)瓶頸，尤其是它的電容量高與安全性能強(qiáng)的優(yōu)勢還未充分發(fā)揮出來。

 

實(shí)際上，在鋰電池正極材料領(lǐng)域，任何微小的技術(shù)革新都有可能掀起新一輪的市場拓展，我國企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對正極材料關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)攻關(guān)，取得國際領(lǐng)先地位，增強(qiáng)核心競爭力，在國際競爭中取得優(yōu)勢。

 

目前鋰電池能量密度低。首先，能量密度低，車重了，空間也小了，需要發(fā)現(xiàn)電池新材料。其次，電池續(xù)航能力差，聲稱續(xù)航達(dá)到100公里以上的都是指理想狀態(tài)，實(shí)際路面續(xù)航都是60公里左右，如果在北京這樣的擁堵大城市，60公里不夠。第三個是安全性較差，這個問題尚存爭議，因?yàn)樽鲭姵氐牟牧隙疾环€(wěn)定，的確容易爆炸。

 

鋰電池負(fù)極材料把握動力電池安全性命脈，在鋰離子電池負(fù)極材料中，除石墨化中間相碳微球(MCMB)、無定形碳、硅或錫類占據(jù)小部分市場份額外，天然石墨和人造石墨占據(jù)著90%以上的負(fù)極材料市場份額。在2011年的負(fù)極材料市場統(tǒng)計(jì)中顯示：負(fù)極材料的全球總產(chǎn)量應(yīng)用達(dá)到32000噸，相比去年同期增長28%，其中天然石墨和人造石墨負(fù)極材料兩者占據(jù)了89%的市場份額，而隨著這幾年由于電子產(chǎn)品的增速，特別是手機(jī)平板電腦領(lǐng)域里鋰離子電池應(yīng)用的增加,導(dǎo)致相應(yīng)的電池正負(fù)極材料這幾年產(chǎn)能迅猛上升，石墨負(fù)極材料從2009年到2011年連續(xù)三年的增速都達(dá)到25%以上。

 

2013年全球隔膜需求量可達(dá)5.63億平方米，為2011年市場容量的1.41倍，產(chǎn)值約17億美元。國內(nèi)隔離膜市場需求2011年約1.28億平方米。我國鋰電產(chǎn)品已經(jīng)占到全球約30%的市場份額。國內(nèi)隔離膜市場需求與鋰電市場同步增長。

 

目前國內(nèi)隔離膜用量80%依靠進(jìn)口，對國產(chǎn)隔離膜的需求還有很大的空間。國產(chǎn)隔離膜在國內(nèi)市場的占比將快速上升，2013年國產(chǎn)隔離膜在國內(nèi)市場的份額預(yù)計(jì)將超過30%，2015年將超過40%。

 

綜合來看，鋰離子電池正極材料的發(fā)展方向是磷酸鐵鋰。雖然國內(nèi)磷酸鐵鋰正極材料的研發(fā)如火如荼，但缺乏原始創(chuàng)新技術(shù)。鋰離子電池負(fù)極材料未來有兩個發(fā)展方向——鈦酸鋰材料和硅基材料。國內(nèi)近年來開發(fā)的硅基材料基本能達(dá)到高比容量、高功率特性和長循環(huán)壽命的要求，但產(chǎn)業(yè)化還須突破工藝、成本和環(huán)境方面的制約。我國在鋰離子電池隔膜國產(chǎn)化方面已取得一定成績，但要實(shí)現(xiàn)高端產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)仍有較長的路要走。六氟磷酸鋰在鋰離子電池電解質(zhì)中占有絕對的市場優(yōu)勢，但我國基本上受制于日本技術(shù)，自主研發(fā)實(shí)力薄弱。[1]

 

電池材料中的導(dǎo)電涂層

 

利用功能涂層對電池導(dǎo)電基材進(jìn)行表面處理是一項(xiàng)突破性的技術(shù)創(chuàng)新，覆碳鋁箔/銅箔就是將分散好的納米導(dǎo)電石墨和碳包覆粒，均勻、細(xì)膩地涂覆在鋁箔/銅箔上。它能提供極佳的靜態(tài)導(dǎo)電性能，收集活性物質(zhì)的微電流，從而可以大幅度降低正/負(fù)極材料和集流之間的接觸電阻，并能提高兩者之間的附著能力，可減少粘結(jié)劑的使用量，進(jìn)而使電池的整體性能產(chǎn)生顯著的提升。

 

涂層分水性（水劑體系）和油性（有機(jī)溶劑體系）兩種類型。

 

導(dǎo)電涂層涂碳鋁箔/銅箔的性能優(yōu)勢

 

1.顯著提高電池組使用一致性，大幅降低電池組成本。如：

 

·明顯降低電芯動態(tài)內(nèi)阻增幅;

 

·提高電池組的壓差一致性;

 

·延長電池組壽命;

 

·大幅降低電池組成本。

 

2.提高活性材料和集流體的粘接附著力，降低極片制造成本。如：

 

·改善使用水性體系的正極材料和集電極的附著力；

 

·改善納米級或亞微米級的正極材料和集電極的附著力；

 

·改善鈦酸鋰或其他高容量負(fù)極材料和集電極的附著力；

 

·提高極片制成合格率,降低極片制造成本。

 

涂碳鋁箔與光箔的電池極片粘附力測試圖

 

使用涂碳鋁箔后極片粘附力由原來10gf提高到60gf（用3M膠帶或百格刀法），粘附力顯著提高。

 

3.減小極化，提高倍率和克容量，提升電池性能。如：

 

·部分降低活性材料中粘接劑的比例，提高克容量；

 

·改善活性物質(zhì)和集流體之間的電接觸；

 

·減少極化，提高功率性能。

 

不同鋁箔的電池倍率性能圖

 

其中C-AL為涂碳鋁箔，E-AL為蝕刻鋁箔，U-AL為光鋁箔

 

4.保護(hù)集流體，延長電池使用壽命。如：

 

·防止集流極腐蝕、氧化；

 

·提高集流極表面張力，增強(qiáng)集流極的易涂覆性能；

 

·可替代成本較高的蝕刻箔或用更薄的箔材替代原有的標(biāo)準(zhǔn)箔材。

 

不同鋁箔的電池循環(huán)曲線圖（200周）

 

其中（1）為光鋁箔，（2）為蝕刻鋁箔，（3）為涂碳鋁箔

 

鋰電池負(fù)極材料的研究

 

作為鋰二次電池的負(fù)極材料，首先是金屬鋰，隨后才是合金。但是，它們無法解決鋰離子電池的安全性能，這才誕生了以碳材料為負(fù)極的鋰離子電池。

 

聚合物鋰離子電池的負(fù)極材料與鋰離子電池基本上相同。從前面講過聚合物鋰離子電池的發(fā)展過程可以看出，自鋰離子電池的商品化以來，研究的負(fù)極材料有以下幾種：石墨化碳材料、無定形碳材料、氮化物、硅基材料、錫基材料、新型合金和其它材料。本章主要講述實(shí)用負(fù)極材料，即石墨化碳材料，其它負(fù)極材料的研究在進(jìn)行論述。

 

對于實(shí)際應(yīng)用負(fù)極材料而言，要考慮的因素比較多，除了可逆容量、不可逆容量和循環(huán)性能外，還應(yīng)該包括負(fù)極材料與集流體的黏結(jié)性（即涂布性）、制成負(fù)極極片的壓實(shí)密度、體積容量密度、質(zhì)量容量密度等，而后面這些因素往往是從事負(fù)極材料研究的人員所忽略的。當(dāng)然，負(fù)極材料的導(dǎo)電性、比表面積也是要考慮的因素。