[01091131]高效安全长寿命锂离子动力电池改性天然石墨负极材料

锂离子电池以其优异的性能和潜在性能已被深入研究并在便携式用电器具上取得了广泛的应用，由于锂离子电池的能量密度较高，也是纯电动汽车和混合动力汽车的理想电源。在锂离子电池应用于大功率用电设备之前，必须解决其循环寿命、倍率性能和安全性能的问题，这也是能源领域当前及未来急需解决的全球性课题。负极材料作为其关键组成部分，其品质对锂离子电池的性能具有决定性影响。锂离子电池及其关键材料是中国能源和新材料领域重点支持方向，“十五”期间，中国设立了“电动汽车重大科技专线费”，其中锂离子电池负极材料是动力电池性能进一步提高的关键。主要研究内容：碳材料结构与性能研究，运用扫描电镜、透射电镜分析其微观结构，研究其结构及理化性能对电化学性能的影响；锂离子动力电池碳负极材料的热化学反应及热稳定性研究，通过对碳负极材料、电解液及正极材料之间发生的各种化学反应研究其生热机理；炭素材料的嵌锂动力学理论研究，运用扩散理论、线性极化、恒电位阶跃等电化学手段和方法研究碳负极的嵌锂动力学；天然石墨的掺杂及改性研究，对天然石墨进理粉碎、掺杂探讨工艺条件对材料性能的影响；锂离子电池碳负极材料应用研究，优选一种或几种碳负极的制备和改性工艺，制备出高效高比能锂离子电池和锂离子动力电池。项目产品达到的主要技术指标：固定碳含量(%)≥99.96；平均粒径(μm)18～21；比表面积(m<'2>/g)3～4；振实密度(g/cm<'3>)1.1～1.2；首次容量(mAh/g)360～370(%)；首次效率（%）≥95%；循环性能(1000次容量保持率)≥80%。产品的潜在用户主要是各种锂离子电池生产厂家，而中国珠江三角洲地区集中着国际、国内著名锂电池生产厂家，大量使用该类材料的锂离子电池制造商，仅深圳、广州、东莞等地就有比亚迪、比克、迈科、新能源、邦凯、TCL、金霸王等，其它厂家还有哈尔滨光宇、天津力神等。这些厂家所需的材料大多都是从国外进口，成本高、交货周期长等，该项目的实施，有助于这些企业所用材料的国产化，降低成本，提高其赢利水平和市场占有率，从而有利于民族工业发展。中国石墨矿资源丰富，该项目的研究开发及产业化可以提高矿产资源的附加值，促进中国传统材料的产品结构调整和技术升级，并且该项目产品可用于锂离子动力电池，将极大地促进电动汽车的研发及应用，加快动力锂离子电池的产业化进程。