從開始使用于心臟起搏器，到如今手機(jī)、筆記本、家用小電器以及電動汽車所使用的動力源都是鋰離子電池，它已經(jīng)深入人們的日常生活。而作為鋰離子電池的緊要組成部分，正、負(fù)極必須的，它們很大程度上決定了鋰離子電池的“帶電量”。

隨著下游市場對鋰離子電池的要求越來越高，當(dāng)前主流正、負(fù)極材料已經(jīng)達(dá)到物理極限，新一代材料呼之欲出，上游鋰電材料供應(yīng)商們也紛紛提前布局，為將來“埋單”。

假如將鋰離子電池拆分開來，它并不復(fù)雜，重要由四種材料組成：正極、負(fù)極、電解質(zhì)和隔膜。

雖然看似簡單，但每種材料都“暗藏玄機(jī)”。

以負(fù)極材料為例，它是鋰離子電池充電時儲存鋰的主體，占到鋰離子電池成本的10%-15%左右。目前，石墨類材料是鋰離子電池負(fù)極材料的主流，可分為天然石墨和人造石墨。

鋰離子電池的涂布

過程是把漿料涂敷到集流體上，干燥是將漿料中溶劑全部除去。鋰離子電池極片涂布時比較容易出現(xiàn)暗痕條痕和涂布打

皺，與一般的涂料涂布分明不同：漿料濕涂層較厚，漿料為牛頓型高粘度流體，流體流動是所需剪應(yīng)力，隨流速的改變而改變。涂布厚度

的調(diào)整很難依據(jù)一個標(biāo)準(zhǔn)的方式進(jìn)行，這也是涂布機(jī)涂布過程中的難點。它對操作者的熟練程度、相關(guān)經(jīng)驗要求很大。

極片涂布的準(zhǔn)確度要求很高，厚度偏差約士3um，因此對設(shè)備要求很高。

控制點

（1）要盡可能保證涂布的一致性，操作時應(yīng)留意漿料粘度的變化、料斗上液面高度的變化、涂布速度的變化；

（2）鋁箔上漿料薄層進(jìn)入烤箱干燥，除去NMP溶劑（NMP沸點202℃，閃點95℃）。干燥過慢，涂層表面有流動性，厚度不穩(wěn)定，干燥過快

，表面形成PVDF膜層，內(nèi)部的NMP溶劑揮發(fā)會造成表面層起皺現(xiàn)象，為保證NMP平均蒸發(fā)，通常采用分段干燥，中間段溫度較高。正極一般

為100-130℃，負(fù)極若采用水性體系，干燥溫度一般為75-90℃；還有干燥過程NMP揮發(fā)，涂布漿料的組成不斷變化，所以配制漿料的NMP溶

劑的量、升溫方式和加熱時間，對此都有影響；

（3）加熱溫度或時間不夠，難以除去漿料中的液體，使部分粘結(jié)劑溶解，造成活性物質(zhì)剝落；加熱溫度過高，則粘結(jié)劑發(fā)生晶化，也會使

活性物質(zhì)剝落，從而造成電芯內(nèi)短路。另外，干燥溫度和烘干時間不適宜還會造成鋁箔氧化和極片偏濕；

（4）涂布和干燥要做到首件三檢-厚度、質(zhì)量、尺寸符合要求，并按時檢驗對應(yīng)的拉漿速度、烘烤時間、間隙等

研究人員使鋰電池壽命延長一倍

英國沃里克大學(xué)的研究人員通過用石墨烯梁增強陽極的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了一種有效的辦法來用硅代替陽極中的石墨，從而提高鋰離子電池的容

量，并使壽命延長一倍以上。

通過添加石墨烯梁，科學(xué)家們成功地克服了硅固有的性能問題，硅是地殼中含量第二大的元素，其重量能量密度是石墨的10倍，因此提高

了電池的容量，并延長了其壽命兩倍以上。

在典型的鋰離子電池中，硅的容量會衰減。由于硅粒子在鋰化過程中體積會膨脹，所以隨著時間的推移，硅粒子會以電化學(xué)的方式團(tuán)聚，

從而妨礙進(jìn)一步的充放電效率。

由于硅在本質(zhì)上沒有足夠的彈性來應(yīng)對反復(fù)充電時的固化應(yīng)變，這可能會導(dǎo)致陽極復(fù)合微觀結(jié)構(gòu)的開裂、粉碎和快速物理降解。

然而，英國華威大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新的陽極混合物，可以在工業(yè)規(guī)模上加工，而不要求助于硅的納米尺寸及其相關(guān)問題。

三元低溫鋰電池

電池的溫度特性是電池可靠性的指示器，電池的性能也可通過改變環(huán)境溫度來進(jìn)行評估。鋰電池的低溫特性主要從低溫放電特性和循環(huán)壽命來考察，低溫電池主要的是保持低溫條件下物質(zhì)的流動性，使鋰離子能夠自由穿梭于正負(fù)極之間，實現(xiàn)電池的充放電。比如使用熔點低的電解液，減小活性材料的粒徑，將增強電池的低溫性能，這是因為增加了鋰離子的通道，在一定程度上彌補了低溫下鋰離子移動慢的缺陷。

目前國內(nèi)外的三元鋰電池廠家基本都能做到-20度的放電溫度，且放電容量大于50%，循環(huán)壽命在400次左右，完全可以滿足普通的用電器具和用電場景。但是在航空航天，特種設(shè)備等特殊產(chǎn)品，或者北方，高山等嚴(yán)寒環(huán)境下，鋰電池必須能達(dá)到更低的放電工作溫度以滿足苛刻的使用條件。東莞市鉅大電子有限公司特種電芯研究院，聚集了一大批電化學(xué)相關(guān)人士和行業(yè)內(nèi)高工人士，憑借強大的研發(fā)團(tuán)隊，成功研制出低溫-40度放電，且放電容量高達(dá)67%的，主要針對軍事和特種應(yīng)用的超低溫鋰電池，并成功實現(xiàn)商業(yè)化大批量生產(chǎn)。