三星SDI快充鋰電池石墨材料技術(shù)新進(jìn)展

　　國(guó)家針對(duì)新能源汽車(chē)的大力補(bǔ)貼政策極大的刺激了新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，截至目前國(guó)家財(cái)政針對(duì)新能源汽車(chē)補(bǔ)貼高達(dá)500億元，巨大的蛋糕吸引了大量的廠家加入到電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)大軍，雖然爆出了騙補(bǔ)丑聞，但是國(guó)家仍然不遺余力地支持新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在眾多利好的刺激下，鋰離子電池廠家紛紛布局動(dòng)力電池，作為體量巨大鋰離子電池供應(yīng)商，三星SDI自然也不甘落后，近日眾多消息指出三星SDI積極籌備進(jìn)軍動(dòng)力電池行業(yè)。

　　動(dòng)力電池與普通的鋰離子電池最大的不同點(diǎn)是其對(duì)快速充電和安全性的極致要求。

　　為了提升石墨材料的快速充電能力，需要縮短鋰離子的擴(kuò)散路徑，目前常用的方法主要有兩種——制備超細(xì)粉體石墨材料和多孔碳材料，這些方法都能極大的縮短Li+的擴(kuò)散路徑，提高石墨材料的倍率性能，但是由于表面積的增大，也會(huì)導(dǎo)致材料的不可逆容量損失增加，因此針對(duì)快速充電碳材料的研究重點(diǎn)為“如何降低材料的不可逆容量損失”。

　　目前常見(jiàn)的制備多孔碳材料方法為高溫氧化或者化學(xué)氧化，在石墨的表面產(chǎn)生大量的微孔，以促進(jìn)鋰離子的擴(kuò)散，能夠顯著的提高鋰離子電池快速充電的能力，但是目前這些方法都難以克服不可逆容量高的難題。

　　近日，三星SDI的Jae-Hyun Shim等研發(fā)了一種石墨表面改性方法，該方法利用了KOH腐蝕作用對(duì)石墨材料的表面進(jìn)行改性，不需要高溫煅燒，不僅能夠提高石墨材料快速充電，還避免了材料的高不可逆容量損失。三星SDI所采用的人造石墨材料由杉杉科技提供，該石墨材料首先與20wt%的KOH溶液混合，并在80℃下攪拌24h，然后經(jīng)過(guò)過(guò)濾和清洗后，在80℃下真空干燥12h，就可獲得改性人造石墨。

　　電化學(xué)測(cè)試表明，經(jīng)過(guò)常溫KOH處理的石墨材料相比于未經(jīng)處理的石墨材料具有更好的倍率性能，在2.5C的充電倍率下，循環(huán)100次容量保持率達(dá)到96.7%，而未經(jīng)處理的石墨材料容量保持率僅為50%左右，從0.1C到6C充電倍率的測(cè)試結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)KOH腐蝕處理的石墨材料倍率性能較沒(méi)有處理過(guò)的石墨材料有了顯著的提升，特別是在充電倍率高于2C時(shí)，優(yōu)勢(shì)十分明顯。

　　KOH腐蝕石墨材料的快速充電能力主要得益于其表面大量的納米微孔，同時(shí)由于KOH的腐蝕作用使得石墨表面的晶體結(jié)構(gòu)被破壞，通過(guò)高分辨率的TEM可以發(fā)現(xiàn)，在石墨的表面產(chǎn)生了大量的隧道，這些都能夠極大的縮短Li+的擴(kuò)散路徑，提高材料的充電速率。

　　三星SDI針對(duì)快速充電石墨材料的研究表明了其欲進(jìn)軍動(dòng)力電池行業(yè)的雄心，值得國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池的廠家的高度警惕，如果國(guó)家層面的保護(hù)退出，面對(duì)勢(shì)力強(qiáng)大的國(guó)外廠商我們是否有信心笑到最后?國(guó)內(nèi)廠家必須加大技術(shù)研發(fā)投入，只有技術(shù)才是在動(dòng)力電池領(lǐng)域稱(chēng)雄的資本。