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纳米碳酸钙大显身手,或将锂电池价值提升10倍

发表时间: 2022-06-08 09:58:09

作者: 广州市黄埔天泰化轻有限公司

来源: 天泰粉体

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锂电池产业快速发展,技术不断迭代更新。金属锂的理论容量达到3860 mAh/ g,能显著提高电池的容量,延长续航时间。特别是金属锂作为负极可以适应锂-铁电池、锂-钒电池、锂-三元电池等不同正极的电池,成为潜在的下一代高比能电池理想的负极材料。

锂电池产业快速发展,技术不断迭代更新。

金属锂的理论容量达到3860 mAh/ g,能显著提高电池的容量,延长续航时间。特别是金属锂作为负极可以适应锂-铁电池、锂-钒电池、锂-三元电池等不同正极的电池,成为潜在的下一代高比能电池理想的负极材料。

但是锂负极存在一个问题:在工作一段时间后,金属锂会发生枝晶生长和界面副反应,从而导致容量衰减和安全性变差,从而阻碍了金属锂作为负极材料的使用。

现有技术主要是在电解液中添加安全稳定添加剂,以此来抑制锂晶枝和改善锂金属可逆性,但效果不明显。另外,目前的添加剂是硫酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯,成本高,自身有毒性和易燃性,稳定性较差,不宜大量使用。

根据最新报道,国内专家提出了将纳米立方碳酸钙作为锂金属电池的电解液添加剂,有效地改善了金属锂电池的循环稳定性和安全性。

纳米碳酸钙添加在电解液中具备多重效应。首先,碳酸钙可以与电解液的HF副产物结合,抑制电解液的酸化,避免酸性引起的枝晶生长;另外,缓释钙离子吸附在金属表面形成密实坚硬的SEI膜,从而抑制枝晶生长。在化学作用和物理作用的双重作用下,锂金属的脱/镀可逆性得到了有效改善。

纳米碳酸钙用于电解液还可以减少电解液的热分解产生热及挥发性,使电解液的阻燃性更好。目前添加碳酸钙添加剂的电解液在三元正极材料体系中具有较好的匹配性。

我们都知道碳酸钙是成本比较低廉的无机材料,很容易获得,立方形纳米碳酸钙主要利用在氢氧化钙悬浮液中通入二氧化碳喷雾即可得到。立方形纳米碳酸钙可替代价格为2万元/吨的硫酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯等添加剂。

 

我国碳酸钙产量超过3000万吨,生产企业1000多家,但绝大多数用于低端产品,纳米碳酸钙用于锂电池为这些企业提升碳酸钙附加值带来了福音。另外,纳米碳酸钙在结构方面有立方体状、链状、纺锤状等多种结构,纳米尺寸具有表面效应、小尺寸效应和隧道效应。其在医药、饲料、食品、电池、化纤、塑料、橡胶、油墨、涂料、造纸、粘胶剂、密封剂等多个行业具有应用前景。创新和发展为无机材料带来了巨大的应用价值和发展潜力。


纳米碳酸钙大显身手,或将锂电池价值提升10倍
锂电池产业快速发展,技术不断迭代更新。金属锂的理论容量达到3860 mAh/ g,能显著提高电池的容量,延长续航时间。特别是金属锂作为负极可以适应锂-铁电池、锂-钒电池、锂-三元电池等不同正极的电池,成为潜在的下一代高比能电池理想的负极材料。
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