中國化學與物理電源行業協會于 2016年10月13日-14日在杭州召開了“第二屆混合動力車市場與先進電池技術發展研讨會”，會議受到了國内外電池、材料、設備和汽車領域衆多企業的廣泛關注， 400多位國内外嘉賓參會。自2014年4月中國化學與物理電源協會在北京組織了“第一屆混合動力車市場與先進電池技術發展研讨會”以來，在國内外純電動車和插電式混合動力車取得較快發展的同時，混合動力車輛，特别是微混車輛也在國際上得到預期的快速發展。特别是近來進一步提出了發展48V電池體系與技術的要求,使電池行業又出現了一個新的發展熱點。

“第二屆混合動力車市場與先進電池技術研讨會”的舉辦，給大家提供了一個交流的平台，幫助大家了解國内外在混合動力汽車産業方面的發展動向、最新進展，交流适用于混合動力汽車發展的各種電池技術及其最新進展。希望通過技術交流，能對我國混合動力汽車産業的發展起動一定的借鑒和推動作用，加快我國混合動力汽車用各類電池技術的快速發展。

在本次會議上，湖州創亞動力電池材料有限公司王雙才博士

做了“低溫快充動力電池負極材料的研發進展”的專題報告，以下是根據速記整理的文字，未經本人審核，僅供參考。

内容提要：一是動力電池負極材料市場現狀概述；二是創亞産品的開發思路；三是低溫快充負極材料的性能檢測和表征；四是低溫快充負極材料的機理探究；五是展望和結論。

第一：背景。2016年新能源汽車發展速度的增速比去年相對慢一些，去年年底有些過高預測，今年新能源汽車總體要達到70萬輛。據最新的統計數據，今年預計達不到70萬輛，估計在五六十萬輛。動力電池這幾年的需求增長一直比較快。未來的負極材料發展趨勢，年均複合增長率會超過24.5%，未來锂電負極材料仍然将以石墨材料為主，動力電池會偏向人造石墨。矽基等新型負極材料會有一些增長和應用。

第二：低溫快充負極材料的開發思路。高倍率（快速放電）在航模、無人機已經獲得了良好的應用，我們的材料(GHMG-M)在高倍率市場一直應用得非常不錯。創亞目前産能10000噸/年，形成了從研發到生産和銷售的較為完善的負極材料産業鍊。創亞産品以人造石墨為主，有少部分的複合石墨，新型負極材料也在研發。人造石墨包覆非晶碳以改善其低溫和倍率性能是人造石墨領域一個新課題。非晶碳包覆的PV-6已經批量出貨了，下一代容量更高的包覆産品PV-9正在加緊研發中。

創亞産品研發方向是高倍率和高比能量負極材料兩個方向，2008年推出了高倍率負極材料GHMG-M，動力電池對低溫和快充要求較高。所以我們進行了低溫石墨負極的開發。電池比能量不能滿足電動汽車長續航的要求，動力電池需要快充，我們結合之前的一些工作在快充負極材料方面也進行一些開發工作。其他還有複合類的石墨，極片烘烤反彈相比人造石墨要小，同時容量較高，非常适合圓柱動力電池的要求。

低溫負極材料開發思路：顆粒适當做小；控制粉體和極片OI值；孔的設計能能改善負極在低溫時的是吸液性能；軟碳包覆降低材料的Rct；降低石墨化度提升材料低溫時Li 的擴散速度。快充負極材料開發思路：硬碳包覆較軟碳包覆效果更好；控制粒度； 通過原料和工藝控制OI值。低溫和快充肯定是有所區分的，但是為了報告呈現出整體性，所以把這兩個部分融合到一起了。

天然石墨包覆技術已經成熟，人造石墨做覆是一個新課題。中間相炭微球可能有間接的包覆。人造石墨包覆方法有固相法和液相法，包覆後負極材料的效率會有所削弱，但循環性能可能會得到提升。

低溫快充負極材料應用：電極的制作包括主輔材料的匹配、漿料分散、塗布均勻、控制壓實、N/P比。低溫快充負極材料顆粒較小，漿料分散比較困難，極片在輥壓的時候會掉粉。我們和客戶合作解決了小顆粒人造石墨塗布粘輥和輥壓掉粉現象。

第三：低溫快充動力電池負極材料性能。SEM圖下圖是一款比較典型的高倍率材料，粒度控制在8μm左右，利用人造石墨對GHMG-M表面進行包覆，獲得低溫的負極材料PV-6，一次顆粒比較小，二次顆粒複合度比較高。TEM右上圖中間就是包覆層，即非晶碳的結構，右上圖右上角是人造石墨核，可以看到石墨晶體層，包覆層厚度五六十納米。左上角圖放大倍數更大，左上角是人造石墨核，右邊是非晶碳的包覆層。Laman分析結果顯示人造石墨ID/IG一般低于0.2，非晶碳包覆後ID/IG大于0.2。

物性分析，GHMG-M、PV-6的一次顆粒比較小，二次顆粒也是控制在10μm以下。RAC1671-32是硬碳包覆材料，包覆材料的比表面控制比較低。全電電池設計，以LCO為正極，對GHMG-M和PV-6都做了電池對比測試。

電池的性能：左上角圖标明PV-6比GHMG-M低了一個百分點、壓實密度和吸液性能比較接近、壓實密度略有下降、循環性能得到提升。

PV-6較GHMG-M的倍率性能好，主要是倍率充放電極化降低和容量提升。包覆改善降低了界面阻抗，可能對Li 的擴散系數也會有益；電池低溫倍率充電容量得到了提升，極化明顯降低，-20℃恒流充電容量低于20%，充電容量下降比較多，跟電解液的關系比較大。常溫1C、2C循環差别很小，0℃時人造石墨的衰減非常明顯，容量保持率40%。12Ah錳酸锂軟包電池4C充5C放循環1280次循保持率為80%，非晶碳包覆能夠改善石墨的倍率和低溫循環性能。硬碳包覆也做了一些探索試驗，硬碳包覆材料首次效率較人造石墨略微下降，硬碳包覆提升快充性能比軟碳包覆更有效。

第四：低溫快充動力電池負極材料機理探究。改善石墨的取向性、即降低OI值，有利于獲得動力學性能更好的石墨負極材料，人造石墨的OI值是大于2，天然石墨OI大于5，複合材料的OI值為3-4，PV-6材料極片的OI最低。

通過原料選取和石墨化工藝控制可以獲得低石墨化度人造石墨，非晶碳包覆會降低石墨化度。

EIS标明非晶碳包覆降低了材料的阻抗，CV測試表明PV-6在成膜的時候，氧化還原峰（0.7V）更明顯，SEI形成消耗更多的Li，首次效率降低了。全電池在100%SOC狀态下交流阻抗，非晶碳包覆大大降低了材料的阻抗。

第五：結論和展望。 低溫快充負極材料将在快充大巴、混合電動車、無人機和航模等市場會獲得大量應用；TEM和Laman表征了非晶碳對人造石墨的包覆；非晶碳包覆改性人造石墨能改善其倍率和低溫性能；低配向性和較低石墨化度能提升材料的倍率性能。非晶碳包覆能夠降低電池的阻抗。

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