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電池負(fù)極材料礦石磨粉機(jī) 咨詢熱線 伍工13687861989

提到新能源電池，大家先想到的應(yīng)該是鋰電池，鋰電池廣泛應(yīng)用于各種電子電器、電動(dòng)汽車以及儲能等領(lǐng)域。鋰電池與礦物鋰礦石緊密相關(guān)，鋰礦石是生產(chǎn)鋰電池的重要原材料之一，那么除了鋰礦石之外，其他礦物加工能做電池嗎？具體如何應(yīng)用呢？

其實(shí)，為實(shí)現(xiàn)降低電池成本，同時(shí)實(shí)現(xiàn)礦物資源的高值化利用，業(yè)內(nèi)著手研究礦物加工做電池的可行性者眾多，基于典型礦物的形貌、結(jié)構(gòu)、成分等特點(diǎn)，將礦物應(yīng)用于新能源電池的電極材料或者電解質(zhì)等關(guān)鍵材料，可有望改善電池的能量密度和安全等多方面性能，從而達(dá)到降低電池生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)資源利用高值化。那么哪些礦物加工能做電池呢?具體如何應(yīng)用？下面我們來看看。

石墨
石墨是目前主流的鋰離子電池負(fù)極材料,充電時(shí)鋰離子嵌入后會形成鋰碳層間化合物L(fēng)iC6。,其理論容量為372mAh/g。天然石墨化學(xué)成分為C,通常可分為:晶質(zhì)石墨和隱晶質(zhì)石墨。天然石墨負(fù)極材料一般采用天然鱗片晶質(zhì)石墨為原料。相對于人造石墨,天然石墨容量高、壓實(shí)密度高、價(jià)格更低，但是,由于在充電過程中溶劑分子隨鋰離子的嵌入會引起石墨層“剝落”的現(xiàn)象,造成首次循環(huán)較大的不可逆容量損失和較差的循環(huán)性能。因此,需通過對天然石墨進(jìn)行改性來改善其自身結(jié)構(gòu)缺點(diǎn),提升電池性能。

硫化物礦物
輝鉬礦化學(xué)成分為MoS2,其中鉬原子層與相鄰2層硫原子層通過共價(jià)鍵結(jié)合構(gòu)成“三明治”層狀結(jié)構(gòu),層與層間以范德華力結(jié)合。但天然輝鉬礦含有較多雜質(zhì),需要精煉后才能用作負(fù)極材料。
輝銻礦化學(xué)成分為Sb2S3,晶體結(jié)構(gòu)屬于正交(斜方)晶系,具有以(Sb4S6)基元連接的層狀結(jié)構(gòu)。Sb2S3是一種優(yōu)秀的鈉離子電池負(fù)極材料,其理論容量可以達(dá)到946mAh/g。
黃鐵礦的主要成分為FeS2,以黃鐵礦為正極材料制備的鋰離子電池具有比容量大、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),其電池電壓在1.5V左右,初次放電容量大,可作為一次或二次電池使用。
黃銅礦也可用作鋰離子電池正極材料。研究人員將黃銅礦經(jīng)過浮選與酸處理后，用作鋰離子電池正極材料。在電流密度為100mA/g時(shí),可逆比容量可達(dá)1300mAh/g，并且擁有良好的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性,遠(yuǎn)優(yōu)于單質(zhì)S電極的循環(huán)穩(wěn)定性。

礦物衍生物
作為鋰離子電極負(fù)極材料,硅的儲鋰?yán)碚摫热萘扛哌_(dá)4200mAh/g,且脫/嵌鋰電位較低、元素儲量豐富。因此,硅是一種非常有前景的電極材料。多種礦物中均含有大量硅元素,因此研究人員以含硅礦物為原料制備硅基材料,并將其用作鋰離子電池負(fù)極材料。

硅藻土、沸石等多孔礦物
硅藻土由硅藻死后沉積在海洋或湖泊中形成，其化學(xué)成分以Si02為主(以Si02·nH20的形式存在),約占硅藻土的80%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))以上,并含有少量Al、Fe等雜質(zhì)。研究人員采用鎂熱還原法制備多孔硅顆粒,并引入碳化葡萄糖和石墨與多孔硅制備了復(fù)合鋰離子電池負(fù)極材料。
天然沸石也可以作為制備硅基材料的原料。沸石是由TO4四面體構(gòu)成的水合晶體,硅氧四面體和鋁氧四面體通過共用氧原子相連。研究人員采用低溫熔融鹽工藝還原高硅沸石,制備出晶體Si納米顆粒,將其用作鋰離子電池負(fù)極材料。

黏土礦物
黏土礦物是構(gòu)成巖石和土壤細(xì)粒部分(<2um)主要組成的礦物,其資源豐富且廉價(jià)易得。黏土礦物具有豐富的結(jié)構(gòu)和形貌,可用于制備具有不同微形貌的硅材料。以黏土礦物作為硅源制備硅負(fù)極材料,成本較低,尤其當(dāng)將電極材料制成納米尺寸時(shí),能夠有效緩解硅材料的體積效應(yīng)。

礦物在新型電池中的應(yīng)用
黏土礦物在固態(tài)電解質(zhì)中有廣闊的應(yīng)用前景。蒙脫石、高嶺石、凹凸棒石等黏土礦物,可用作電池的固態(tài)電解質(zhì),也常被用作聚合物固態(tài)電解質(zhì)的無機(jī)骨架或填料。
黏土礦物作為陶瓷填料可改善固態(tài)電解質(zhì)的某些性能,如凹凸棒石和海泡石的添加可提高電解質(zhì)的機(jī)械強(qiáng)度,經(jīng)過有機(jī)改性處理的凹凸棒石和海泡石加入后,電解質(zhì)的離子遷移數(shù)、電化學(xué)性能穩(wěn)定性等均得到顯著提高。
蒙脫石、埃洛石等礦物作為硫的載體,可吸附多硫化物,抑制電極膨脹,進(jìn)而提升電極循環(huán)穩(wěn)定性;如對礦物進(jìn)一步進(jìn)行碳包覆,可提升導(dǎo)電性,從而改善硫電極的倍率性能。因此,礦物作為載體在鋰硫電池中具有良好的發(fā)展前景。（以上資料來自粉體網(wǎng)）