锂电负极常青树---中间相炭微球(精)

锂电负极材料常青树——中间相炭微球 (MCMB

锂离子电池商业化至今已有几十个年头, 材料变化可谓日新月异, 正极材料从最开始的钴酸锂到锰酸锂、三元材料, 再到今日火爆市场的磷酸铁锂, 负极材料从硬炭到中间相炭微球(MCMB 、人造石墨、天然石墨、合金材料等,每一种材料都在特定的应用领域中受到认可, 而其中的中间相炭微球更是横跨多个领域而长盛不衰, 一款容量不高, 成本却非常高的材料何以有如此旺盛的生命力呢?

让我们先来回顾一下它的历史,中间相炭微球 (Mesocarbon Microbeads ,简称为MCMB 发现于 1961 年 , 1985 年持田勋、山田和本田发展了炭质中间相理论 , 为研究 MCMB 提供了更有力的理论指导。上个世纪九十年代, 锂离子电池刚刚兴起时, 负极材料以硬炭为主,容量只有 200mAh/g左右,锂离子电池高比能量的优势并没有得到完美体现,中间相炭微球的出现改变了尴尬的局面,以接近 300mAh/g的高容量迅速占领了市场,成为了当时手机、数码类产品用锂离子电池的主要负极原材料,锂离子电池的市场也就此成爆炸式的发展开来。

进入二十世纪, 人造石墨和天然石墨以更高的容量和较低的成本逐步代替了常规锂电中的中间相产品, 中间相的销量一度进入低谷, 国内外中间相炭微球制造商纷纷减产甚至停产。但一个新的市场孕育而生, 航模、电动工具等高倍率要求的产品逐渐将目光转向了锂电, 天然石墨和人造石墨在倍率性能上的劣势让其对此市场望而生畏,中间相炭微球再次力挽狂澜,加快了锂离子电池取代镍镉镍氢的步伐。

2005年以后,锂电在新能源行业的应用逐渐兴起,动力电池高安全、长循环的特性让业界再次将目光集中到了中间型炭微球上。 MCMB 碳具有好的质量比容量(约 300mA ·h/g 和低的不可逆质量比容量(约 20 mA·h/g , 而低成本的石墨具有高的质量比容量(350 mA ·h/g ,但其不可逆质量比容量(约 50 mA ·h/g比 MCMB 碳的高,同时显示出较高的容量衰减率, 这对要求长循环, 高体积比能量的动力电池而言不太适合。且人造石墨和天然石墨活性较高, 相对中间相产品其化学副反应较多, 热稳定性和化学稳定性均不及中间相产品, 中间相炭微球,又一次为锂离子电池的发展做出了贡献。

从容量取胜、倍率取胜到循环取胜、稳定取胜, 中间相炭微球卓越的性能在锂离子电池发展的不同时期大放异彩;从手机、数码,到航模、电动工具,再到电动汽车、储能电池, 中间相炭微球在每一个领域都占据了一个不可或缺的地位。时至今日, 各大锂离子电池材料制造商再次将重点放在了中间相炭微球上, 台湾中钢迅速扩产, 大阪煤气恢复中间相生产线等等,迎合新能源时代的到来,中间相炭微球以其卓越的性能再创辉煌。