二硫化鎢納米片有望改善磷酸鐵鋰正極材料性能

2020-12-05 存能電氣鋰電池UPS

二硫化鎢納米片有望改善磷酸鐵鋰正極材料性能。在鋰離子電池工業化推廣中,正極材料正成為其發展的主要瓶頸。與其他材料相比,低維度二硫化物納米片因具有層狀結構和大表面積的特性,而被公眾認為是一種很有前景的鋰離子電池材料,可以有效降低與電解質溶劑發生熱化學反應的概率。

二硫化鎢納米片有望改善磷酸鐵鋰正極材料性能

作為決定鋰離子電池性能的關鍵材料之一,正極材料是目前商業化鋰離子電池中的主要鋰離子來源。目前,已研製成功並得到應用的正極材料主要有鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元材料鎳鈷錳酸鋰(NCM)和鎳鈷鋁酸鋰(NCA)等。

磷酸鐵鋰是我們再熟悉不過的一種正極材料,其因有較高的安全性和較低的生產成本等優勢,而深受眾多製造商們的歡迎,但這並不能表示磷酸鐵鋰材料沒有不足的地方。為了彌補該正極材料的不足,科學家們使用了低維度二硫化物納米片對它進行改良,以獲得更高導電率、更大容量以及更好低溫性能等優點的產品。

據化學材料研究者表示,高結晶度二硫化鎢納米片非常適合參與特種鋰電池正極材料的生產,這主要是因為其不僅具有較高的電化學性能,還有較好的耐溫性能。二硫化鎢納米片是鎢硫化物的一種,具有較好的熱學性能與力學性能,因此作為正極材料改性劑的話,能有效增強產品的抗高溫性能與抗低溫性能,降低自身發生化學反應的可能性,從而增強特種鋰電池安全性。

二硫化鎢納米片除了能很好地用來生產新一代的儲能負極材料外,還可以參與新型鋰電池正極材料的製備。在正極材料中,片狀二硫化鎢納米顆粒能為鋰離子插層脫嵌提供短距離開放通道,以及存有較高的理論比容量、較好的耐高低溫性能等特點,而能顯著提高磷酸鐵鋰電池正極材料的實際比能量密度和實用性能。

二硫化鎢納米片是鎢硫化物的一種,具有較好的熱學性能與力學性能,因此作為正極材料改性劑的話,能有效增強產品的抗高溫性能與抗低溫性能,降低自身發生化學反應的可能性,從而增強特種鋰電池安全性。

價格相對便宜的二硫化鎢納米片因在儲能領域表現非常突出,而被公眾認為有望取代鋰電池正極材料的鈷元素,進而使所生產的產品更能符合未來的需求。未來,二硫化鎢納米片在磷酸鐵鋰中的應用若能得到大面積推廣的話,相關製造商就能少擔心生產費用高和鈷資源供應緊張的問題了,同時消費者也可以得到更好的續航體驗。

什麼是二硫化鎢納米片?

二硫化鎢納米片具有類似於石墨烯的層狀結構,層內是很強的共價鍵,層間則是很弱的範德華力,層與層之間很容易剝離,所以具有較低的摩擦係數。

與二硫化鉬超細顆粒相比,二硫化鎢納米片更適合參與鋰離子電池電極的製備,這主要是因為它有與石墨烯相似的結構,較大的比表面積以及良好的半導體性質等特點,從理論上來說能顯著改善傳統鋰離子電池的不足。

另外,二硫化鎢納米片由於是一種層狀材料,而非常有利於鋰離子的運動,進而能高效減緩在大電流下充電電池的溫度上升速度。當今,隨著人們安全意識的不斷提高和新能源產業的日益發展,片狀二硫化鎢納米材料有望成為緩解動力鋰電池安全問題的優選材料。

相關焦點

  • 二硫化鎢納米片在磷酸鐵鋰中的應用
    磷酸鐵鋰是我們再熟悉不過的一種正極材料,其因有較高的安全性和較低的生產成本等優勢,而深受眾多製造商們的歡迎,但這並不能表示磷酸鐵鋰材料沒有不足的地方。為了彌補該正極材料的不足,科學家們使用了低維度二硫化物納米片對它進行改良,以獲得更高導電率、更大容量以及更好低溫性能等優點的產品。
  • 2020年中國正極材料磷酸鐵鋰市場份額佔比將有望超過24%
    其中,磷酸鐵鋰出貨7.6萬噸,同比增長23%,鈷酸鋰材料出貨5.4萬噸,同比增長19%,三元材料、錳酸鋰材料同比增速較小,特別是三元材料受國內三元動力電池出貨不理想影響同比增速低於10%;從佔比來看,磷酸鐵鋰佔比明顯提升,較2019年全年提升1.1個百分點,2020年全年出貨佔比預計超過24%。
  • 二維半導體二硫化鎢納米材料光學特性的綜述與展望
    這類具有一定帶隙的二維材料作為新型的二維層狀半導體材料吸引了研究人員的廣泛關注,被認為是實現新型二維電子尤其是光電器件最理想的材料體系。其中尤以二硫化鎢(WS2)最為引人矚目,因其具有較高的發光效率,強自旋-軌道耦合(約420 meV)和較大的激子束縛能以及2 eV的能隙(紅光)。
  • 鋰電池正極材料上市公司名單(鈷酸鋰+錳酸鋰+磷酸鐵鋰+三元)
    覆蓋三元正極(鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰)、鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰。... 3101、正極材料簡介... 3102、正極材料產能... 310(1)總產能... 310(2)株洲醴陵基地(磷酸鐵鋰+三元)... 311(3)宜春基地(磷酸鐵鋰)... 311(4)長沙基地(磷酸鐵鋰+三元)... 311(5)株洲天元基地(磷酸鐵鋰+三元)... 3123、
  • 動力鋰電池正極材料鈷酸鋰磷酸鐵鋰難敵三元鋰?
    液態金屬技術最初為大家熟知的是,蘋果將其用作取卡針,其高硬度、抗腐蝕、高耐磨等性能遠超普通金屬。HTC、三星、諾基亞等公司亦已經布局液態金屬的應用,國內個性化十足的OPPO、Vivo、華為等公司的部分終端已經使用液態金屬材質的SIM卡託槽。隨著大面積工藝的成熟,液態金屬有望在智能終端框架和背板方面批量應用,液態金屬時代將呼之欲出。
  • Advanced Optical Materials:二維半導體二硫化鎢納米材料光學特性的綜述與展望
    以石墨烯為代表的二維材料也成為當今基礎科學與先進技術研究的熱點。然而,儘管電子在石墨烯中的遷移率非常高,但是零能量帶隙(半金屬)的特性導致石墨烯無法直接應用於基於半導體的電子與光電器件中。過渡金屬硫族化合物如MoS2, WS2, MoSe2 和WSe2等與石墨相同,具有層內強共價鍵及層間弱範德瓦爾斯力結合在一起的結構,同時擁有近紅外和可見光區的本徵能量帶隙,尤為重要的是這些過渡金屬硫族化合物在厚度減薄為單層時呈現出直接能量帶隙。這類具有一定帶隙的二維材料作為新型的二維層狀半導體材料吸引了研究人員的廣泛關注,被認為是實現新型二維電子尤其是光電器件最理想的材料體系。
  • 鋰電正極材料磷酸鐵鋰的製備方法簡述
    磷酸鋰鐵化學分子式為:LiMPO4,其中鋰為正一價;中心金屬鐵為正二價;磷酸根為負三價,常用作鋰電池正極材料。磷酸鐵鋰電池的應用領域有:儲能設備、電動工具類、輕型電動車輛、大型電動車輛、小型設備和移動電源,其中新能源電動車用磷酸鐵鋰約佔磷酸鐵鋰總量的45%。
  • 技術丨帶你重新認識磷酸鐵鋰
    但由於其本身結構的限制,導致以LiFePO4為正極材料的鋰離子電池導電率差、鋰離子擴散速率慢,在低溫條件下放電性能較差,近年來漸漸比不上三元正極材料了。可採用的方法有:1複合包覆、摻雜及表面修飾技術通過對磷酸鐵鋰進行摻雜與包覆工藝相結合,實現了材料本徵改性與表面修飾改性的複合,有效改善了材料表面特性和導電性能,從而可以提高材料的電化學性能。2磷酸鐵鋰正極材料納米化合成和表面修飾技術納米化是提高磷酸鐵鋰電化學性能的有效方法。
  • 磷酸鐵鋰正極材料提價,每噸上漲1000元
    電車匯消息:江西智鋰科技於11月19日發布《價格調整說明函》,該公司決定自11月19日起將磷酸鐵鋰訂單價格每噸上漲1000元。江西智鋰科技主營業務就是電池材料的技術研發、生產、銷售。  另據行業網站數據顯示,11月中旬以來,磷酸鐵鋰正極企業發函漲價,目前行業均價由最低的3.3萬元/噸提升至3.5萬元/噸,提升幅度約2000元/噸。
  • 磷酸鐵鋰行業深度報告:數年磨礪,重拾成長
    能夠可逆循環的鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰以及鈷酸鋰的一系列三元衍生體。由於鈷酸鋰的壓實密度遠超其他種類,大規模使用在對價格並不敏感的消費電子領域,例如手機、筆記本電腦等;而錳酸鋰由於電化學性能較為平庸,但是價格低廉,使用在對價格較為敏感的領域,如兩輪電單車;磷酸鐵鋰以及三元材料則是動力電池的最佳選擇,應用於汽車、船隻等對性能、安全性、成本綜合考慮的領域。
  • 【正極材料周報】2020年中國鋰電池行業正極材料年度競爭力品牌...
    從行業競爭格局來看,吳輝表示,三元正極材料企業競爭激烈,市場排名靠前的廈鎢、容百、長遠、振華和杉杉等企業實力基本相當,出貨量差距也不太大,尤其是隨著這幾家龍頭三元材料企業紛紛上市,未來的競爭格局仍將出現較大的不確定性。
  • 鎢鉬時事|二硫化鎢在集成納米光子學中的新應用
    據悉,格羅寧根大學(University of Groningen)複合材料設備物理研究組研究人員使用了一種鋸齒狀的銀納米發光數組,在室溫條件下在單層二硫化鎢(WS2)上產生谷相干光致發光,進而能所製備的離子體激子混合器件在集成納米光子學(光基電子學)中擁有更好的應用前景,其研究結果已發表在《自然通訊》期刊上。
  • 從正負極材料和電解液解析鋰電池低溫性能改善
    橄欖石結構的LiFePO4放電比容量高、放電平臺平穩、結構穩定、循環性能優異、原料豐富等優點,是鋰離子動力電池主流正極材料。但是磷酸鐵鋰屬於Pnma空間群,P佔據四面體位置,過渡金屬M佔據八面體位置,Li原子沿[010]軸一維方向形成遷移通道,這種一維的離子通道導致了鋰離子只能有序地以單一方式脫出或者嵌入,嚴重影響了鋰離子在該材料中的擴散能力。
  • 鎢鉬時事|二硫化鎢與二硫化鉬性能對比
    鉬和鎢是同族化學元素,鎢比鉬的質量更重以及化學性質更穩定,那它們的硫化物性能如何呢?
  • 磷酸鐵鋰電池低溫性能受什麼影響
    ⒈正極結構正極材料的三維結構制約著磷酸鐵鋰電池的擴散速率,低溫下影響尤其明顯。不同正極材料具有不同的三維結構,目前用作電動汽車動力電池的正極材料主要是磷酸鐵鋰、鎳鈷錳三元材料和錳酸鋰。磷酸鐵鋰電池在-20℃的放電容量只能達到常溫容量的67.38%,而鎳鈷錳三元電池能夠達到70.1%。
  • 德耐隆談磷酸鐵鋰動力電池的高低溫性能
    磷酸鐵鋰(LiFePO₄)正極材料在充放電過程中具有優異的結構穩定性。用該材料生產的磷酸鐵鋰電池在純電動汽車、混合動力汽車上已得到廣泛應用[1]。目前常用的磷酸鐵鋰動力電池的高低溫性能急需改善[2]。在低溫下,電解液電導率的降低、電極界面膜阻抗的增大和電荷傳遞電阻的增大使電池的放電容量減少[1-3]。
  • 英國實現連續水熱法生產高性能磷酸鐵鋰
    磷酸鐵鋰最早是由美國的Goodenough團隊合成的,磷酸鐵鋰材料是一種十分環保的鋰離子電池正極材料,其使用的原材料相比於傳統的LiCoO2材料,環境毒性要小的多,同時其熱穩定性要顯著高於其他正極材料,使得磷酸鐵鋰材料的安全性要明顯好於其他材料。
  • 鋰電池正極材料路徑漸明 鈷酸鋰將逐漸被替代
    2012年鋰離子電池佔全球鋰終端需求的41%,鋰離子電池的輸入輸出性能主要取決於電池內部材料的結構和性能。這些電池內部材料包括負極材料、電解質、隔膜和正極材料等。其中正極材料是最核心的關鍵材料,佔據鋰電池成本的30-40%。消費類電子產品市場(筆記本電腦、平板電腦、智慧型手機等)的快速擴張帶來鋰電池需求的爆發式增長。
  • 被廣泛看好的正極材料尖晶石錳酸鋰為什麼沒有大規模應用?
    1984年Goodenough小組發現了尖晶石錳酸鋰(以下簡稱錳酸鋰)正極材料,因其具有生產工藝簡單、儲量巨大、大電流充放電能力和耐過充性能好、成本低廉以及無毒無汙染等優點,是被廣泛看好與研究的鋰電正極材料之一。
  • 錳酸鋰、三元材料、磷酸亞鐵鋰_三類鋰電池材料特性對比
    錳酸鋰簡介   錳酸鋰是較有前景的鋰離子正極材料之一,相比鈷酸鋰等傳統正極材料,錳酸鋰具有資源豐富、成本低、無汙染、安全性好、倍率性能好等優點,是理想的動力電池正極材料,但其較差的循環性能及電化學穩定性卻大大限制了其產業化。