國(guó)家針對(duì)新能源汽車的大力補(bǔ)貼政策極大的刺激了新能源汽車產(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。相比于傳統(tǒng)的燃油汽車，電動(dòng)汽車最大的劣勢(shì)就是在充電時(shí)間上，電動(dòng)汽車充電時(shí)間往往長(zhǎng)達(dá)十幾小時(shí)，這嚴(yán)重限制了電動(dòng)汽車的使用便捷性，因此急需對(duì)傳統(tǒng)的石墨負(fù)極材料進(jìn)行改造，提升鋰離子電池快速充電的能力。
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)過過濾和清洗后，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KOH腐蝕處理的石墨材料倍率性能較沒有處理過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)域稱雄的資本。
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