上海杉杉锂电负极材料.pptx
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1、上海杉杉锂电负极材料上海杉杉锂电负极材料提提 纲纲一、高容量合金负极材料应用简一、高容量合金负极材料应用简介介二、高容量合金负极材料介绍二、高容量合金负极材料介绍三、杉杉科技高容量合金材料开三、杉杉科技高容量合金材料开发进展发进展Confidential第1页/共34页 一、一、高容量合金负极材料应用简介高容量合金负极材料应用简介高容量合金负极材料应用简介高容量合金负极材料应用简介Confidential第2页/共34页高容量高容量高容量高容量1865018650电池容量发展趋势电池容量发展趋势电池容量发展趋势电池容量发展趋势Confidential第3页/共34页 Si/Sn Si/Sn S
2、i/Sn Si/Sn负极材料在锂电池中的应用负极材料在锂电池中的应用负极材料在锂电池中的应用负极材料在锂电池中的应用 在3.2Ah18650电池中,除SONY继续采用锡基合金外,各大电池均有引入硅系负极材料的开发计划。Confidential第4页/共34页高容量合金负极材料需求趋势高容量合金负极材料需求趋势高容量合金负极材料需求趋势高容量合金负极材料需求趋势20082008年下半年市场对高容量锂离子电池需求越来越强烈年下半年市场对高容量锂离子电池需求越来越强烈 。锂电制造商将为了满足他们的需要,制作电池负极将采用锂电制造商将为了满足他们的需要,制作电池负极将采用 最高容量的石墨型(新最高容量
3、的石墨型(新MAGMAG产品产品,KMFC-GC,KMFC-GC,Mitsubishi ICGMitsubishi ICG等等),这样电池很可能达到,这样电池很可能达到3.0Ah3.0Ah,而对于,而对于3.2Ah3.2Ah以上的电池,电池制造商打算使用合金型负极。以上的电池,电池制造商打算使用合金型负极。各大电池厂家均有在各大电池厂家均有在20102010左右规模使用合金型负极材料生产左右规模使用合金型负极材料生产1865018650型电池开发计划。型电池开发计划。Confidential第5页/共34页SONYSONY锡基锡基锡基锡基NexelionNexelion电池介绍电池介绍电池介绍
4、电池介绍项目项目传统电池传统电池(14430G6)Nexelion(14430W1)负极材料石墨(碳)锡基无定形材料正极材料钴酸锂多相复合材料(钴、锰、镍氧化物与钴酸锂混合物)电解液组合电解液新开发组合电解液新开发组合电解液大小直径14mm x高 43mm直径14mm x 高 43mm容量(0.2CmA)Size700mAh,2.6Wh900mAh,3.1Wh diameter 标准放电电压4.2V-3V4.2V-2.5V能量密度395Wh/l,144 Wh/kg478Wh/l,158 Wh/kg重量18 g20 g采用合金负极材料,电池容量提高30%但对正极、电解液体系也有新的要求,放电电压
5、也有所变化Confidential第6页/共34页 SnCoTi SnCoTi合金合金合金合金(无定形化合物无定形化合物无定形化合物无定形化合物)特点特点特点特点体积比容量提高体积比容量提高体积比容量提高体积比容量提高了了了了50%50%Confidential第7页/共34页MAXELLMAXELL硅系电池特点硅系电池特点硅系电池特点硅系电池特点 日立麦克赛尔开发出了通过负极采用硅类材料,容量可比该日立麦克赛尔开发出了通过负极采用硅类材料,容量可比该公司原产品提高公司原产品提高1010的锂离子充电电池。的锂离子充电电池。20102010年年6 6月开始面向月开始面向智能手机供货。智能手机供货
6、。现有电池体系几乎不做任何改变实现了高容量,高倍率,低成本Confidential第8页/共34页MAXELLMAXELL硅系负极材料介绍硅系负极材料介绍硅系负极材料介绍硅系负极材料介绍 先开发硅系材料的“西瓜”结构前驱体:非晶态物质二氧化硅类似于“瓜瓤”,与纳米硅有一定的亲和性,能有效抑制硅在循环充放时的体积变化;有电活性的纳米硅相当于“瓜子”,表面碳为“瓜皮”,其作用为减少活性物质与电液的直接接触而消耗。前驱体容量可以达到1000-2000mAh/g,因电池设计、匹配等原因,无法直接应用于现有电池体系,按一定比例掺入石墨中(图右),能显著提高容量,达到实用的目的。可以认为是负极材料的革命性
7、进展。Confidential第9页/共34页MAXELLMAXELL硅系负极材料介绍硅系负极材料介绍硅系负极材料介绍硅系负极材料介绍SiO-C将nm级的硅分散到非晶SiO2的构造体内 硅在充电后变成Li4.4Si,放电后又复原为硅。充放电导致的体积膨胀及缩小可利用SiO-C复合体缓解,即使反复充放电“硅也不会出现裂纹”、因此,实现了与原产品相同的充放电循环寿命。Confidential第10页/共34页二、高容量合金类负极材料简介Confidential第11页/共34页GraphiteSiSn Averagedischargepotential(vs.Li/Li+)0.1 V(J.R.Da
8、hn et al)0.4 V(M.Yoshio et al)0.5 V(J.O.Besenhard et al)Sn composite oxide(TCO)Co3O4Li2.6Co0.4NAveragedischargepotential(vs.Li/Li+)0.5 V(Y.Idota et al)2 V(Tarascon et al)0.8 V(T.Shodai et al)In terms of capacity and reaction potential,Si and Sn are the most promising anode materials!潜在的合金类负极材料(1)Con
9、fidential第12页/共34页Gravimetric capacity(mAh/g)Volumetric capacity(mAh/cm3)Alloys Sn(931)-J.O.Besenhard et al CuSn(647)Sn2Fe(800)-J.R.Dahn et al SnSb(764.1)-J.Yang et al Si(4200)-M.Yoshio et al Sn(2200)-J.O.Besenhard et al Si(9786)-M.Yoshio et alNitrides Li2.6Co0.4N(900)-T.Shodai et al Li7MnN4(250)-M.
10、Nishijima et al Li2.6Co0.4N(1611)-T.Shodai et alOxides CuO(400)-S.Grugeon et al CoO(600),NiO(600)Co3O4(700)-J.M.Tarascon et al SnO(875)-R.A.Huggins et al TCO(600)-Y.Idota et al CoO(3840)Co3O4(4277)-J.M.Tarascon et al TCO(2200)-Y.Idota et al潜在的合金类负极材料(2)Confidential第13页/共34页金属储锂机理金属储锂机理金属储锂机理金属储锂机理元素
11、名称元素名称理论容量理论容量(mAh/克克)储能机理储能机理Li3600Si4200 xLi+xe-+Si LixSi (0 x4.4)Sn994xLi+xe-+Sn LixSn (0 x4.4)石墨372Li+6C=LiC6Confidential第14页/共34页石墨类负极充放电机理石墨类负极充放电机理石墨类负极充放电机理石墨类负极充放电机理 C6+LixMmOn LiyC6+Lix-yMmOn 石墨类负极充放电时,发生10%体积变化Confidential第15页/共34页Li-Si Li-Si 复合物基本参数复合物基本参数复合物基本参数复合物基本参数L 体积变化:411%Confide
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