电池新材料分析文档格式.docx

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分类及材料11

主要供应商13

钠硫电池材料

技术分析

钠硫电池技术是多学科综合技术的结晶，是世面上化学电源中唯一使用固体电解质的电源。

核心技术固体电解质是beta-Al2O3陶瓷管，在钠硫电池技术中beta-Al2O3陶瓷管制备是重要的技术难题，全世界能够生产出技术参数高性能的beta-Al2O3陶瓷管没有几家。

使用的固体电解质就不是beta-Al2O3陶瓷管或者说技术参数没有达到钠硫电池装配的技术要求的beta-Al2O3陶瓷管，会出现安全问题。

钠硫电池正极的活性物质是硫和多硫化钠熔盐，由于硫是绝缘体，所以硫一般是填充在导电的多孔炭或石墨毡里。

由于多孔炭和多孔石墨兼有一般炭素材料的耐高温、耐腐蚀、不溶不熔、易加工等优点和多孔材料的气孔率大、孔径可控制的特点，所以，可在化学工业中用作绝热保温材料、吸附和过滤材料以及催化剂载体等；

在宇航工业中用作发汗材料的基体；

在电子工业中用作燃料电池结构材料等，也可用于其他工业部门。

材料

beta-Al2O3陶瓷管

世界上极少数企业能够生产出技术参数高性能的beta-Al2O3陶瓷管，研究（投资）或正在研究（投资）钠硫电池的过程中，如果没有制备出技术参数高性能的beta-Al2O3陶瓷管组装电池是非常危险的。

多孔炭或石墨毡

主要用于硫电极，起导电和支撑作用。

不仅在钠硫电池中，在钒电池的电极材料也有对石墨毡和碳毡的需求。

另外，商品化超级电容器也主要是基于多孔碳材料的双电层电容。

主要供应商

其主要供应厂家的信息与“超级电容电池”的信息合并列出。

超级电容电池材料

超级电容器是利用双电层原理的电容器。

当外加电压加到超级电容器的两个极板上时，与普通电容器一样，极板的正电极存储正电荷，负极板存储负电荷，在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内电场，这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，因此电容量非常大。

当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时，电解液界面上电荷不会脱离电解液，超级电容器为正常工作状态（通常为3V以下），如电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位时，电解液将分解，为非正常状态。

由于随着超级电容器放电，正、负极板上的电荷被外电路泄放，电解液的界面上的电荷响应减少。

超级电容器的充放电过程始终是物理过程，没有化学反应。

因此性能是稳定的，与利用化学反应的蓄电池是不同的。

一、电极材料

主要应用

优点

缺点

碳电极材料

比表面积大，原料低廉，有利于实现工业化大生产

比容量相对比较低

金属氧化物及其水合物电极材料

比容量较高

成本昂贵，对环境存在安全隐患

导电聚合物电极材料

工作电压高，能量存储能力大

在有机电解质中浸泡后容易发生膨胀，稳定性差

混合超级电容

能量存储密度大

循环的稳定性比较差

供应量：

碳电极材料产能：

20万吨

金属氧化物产能18万吨

需求量：

国内电容器产能：

10亿台

电极材料的需求：

21.58万吨。

目前无论是商品化的双电层电容器C/C和C/Ni（OH）2，还是正在开发的石墨类电极/C、Li4Ti5O12/C、C/LiNi0.5Mn1.5O4超级电容器新体系，其多孔炭电极材料C都是活性炭，所以，活性炭是超级电容器的关键材料。

二、电解液

电解液成本占超级电容器行业生产成本的比例：

30%—35%，以电解液为基本原材料的产品所占比重很大，因此电解液的变化对我国超级电容器行业的影响力度很大。

参数：

导电性、化学稳定性

电解质

分解电压

导电性

有机物

高于2.5V

比较差

水溶液（KOH和H2SO4）

1.23V

有机电解质4倍以上

市场需求：

供不应求。

三、隔膜

超级电容器隔膜的材料主要有聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）单层微孔膜，以及由PP和PE复合的多层微孔膜。

有机电解质通常使用聚合物（特别是PP）或者纸作为隔膜，水溶液电解质，可以采用玻璃纤维或者陶瓷隔膜。

目前，世界上只有日本、美国等少数几个国家拥有超级电容器聚合物隔膜的生产技术和相应的规模化产业。

我国在超级电容器隔膜的研究与开发方面起步较晚，超级电容器隔膜主要仍然依赖进口，导致市场价格高居不下，其成本占到了整个超级电容器成本的约1/5。

按照超级电容器产量10亿台估计，每年隔膜的消耗量在3亿~5亿/m2之间，市场价值在10~15亿元。

目前国内隔膜市场80％以上被美、日进口产品占领，国产隔目前国内隔膜市场80％以上被美、日进口产品占领，国产隔膜主要在中、低端市场使用。

主要原材料供应商

国内生产的电容器中，无机电解液电容器体系（主要是C/C和C/Ni（OH）2）用的活性炭电极材料主要是国产的，而有机电解液电容器体系用的活性炭电极材料性能指标要求相对较高，大部分生产厂家都选择日本可乐丽公司的活性炭，价格从30万~200万RMB/吨不等。

国内超级电容器活性炭电极材料的主要生产厂家有：

朝阳森塬活性炭有限公司、滑县大潮林物产有限责任公司，中国科学院山西煤炭化学研究和防化研究院开始开发碱活化制备有机电解液电容器体系用活性炭电极材料。

前两家主要用KOH作活化剂，成本高，环境污染等问题也没有得到很好的解决；

防化研究院在国内首次用廉价的NaOH为活化剂，实现了低碱用量、低温活化制备高性能、低成本活性炭电极材料的技术路线，实现了环保型生产活性炭电极材料的技术。

目前已完成了10吨/年的中试生产技术研究。

锦州锦容等多数中国厂商从国外进口原材料，上海奥威则是完全本土化采购.值得一提的是，北京集星每年投资上百万元自主研发电极板和液体电解液材料。

以下是超级电容主要原材料供应商的信息：

朝阳森塬活性炭有限公司

始建于1998年，是专业从事活性炭研发、生产、销售的科技型民营企业。

“圣木”商标被评为辽宁省著名商标，产品连续多年被评为朝阳市名牌产品。

森塬公司座落于辽宁省朝阳市西部产业新区，朝阳是中国四大杏产地之一,丰富的果壳资源为森塬公司提供了充足的原料保障。

公司占地面积70000平方米，拥有员工201人，其中国家级研究员5人，博士15人，中、高级工程师25人，2002年通过ISO9001国际质量体系认证。

森塬公司现已开发出16大系列60多个品种，有四个国家专利保护品种，六个独家生产的产品，符合现代企业的发展方向。

产品广泛应用于国防、化工、冶金、食品、医药、电子、纺织、环保等领域。

森塬公司在新产品开发和应用领域取得了显著成果，已获得多项国家发明专利。

其中专利产品超级电容器电极专用活性炭性价比在国际上处于领先水平……

滑县大潮林物产有限责任公司

位于河南省安阳市滑县小铺工业园区，始建于1999年8月，公司占地面积六万平方米。

总资产3800万元。

现有职工158人。

有专业技术人员38名，高级技术研发人员12名，并与清华大学、湖南大学、中国林科院等各大院校研究机构建立了长期友好合作关系，公司研发团队强大，创新能力强，技术力量雄厚，质量管理严格。

设立有市级命名的“活性炭工程技术研究中心”，公司研究开发的“超级电容器用活性炭”项目，2008年被科技部列为创新基金资助项目;

2008年被评为河南省优质产品、河南省高新技术产品。

公司通过ISO9000质量体系认证。

产品严格按照ISO9000质量标准生产。

公司产品有：

超级电容器用活性炭、丁烷吸附炭、天然气储存炭、汽油吸附回收炭等等……

上海汇普工业化学品有限公司（SCM）

上海汇普工业化学品有限公司（SCM）是NCM集团应战略发展需要而成立的公司，专注于食品添加剂、工业润滑油脂、特种工程塑料及半成品、氟表面活性剂、合成导热油、电池材料及电子化学品等精细化学品的应用和推广，致力于将国外先进的化工技术和产品服务于中国企业，致力于成为现在和未来市场领导者的成长。

主要生产特种工业润滑油脂,燃气加臭剂四氢噻吩THT,合成导热油,氟表面活性剂,钛酸酯、石墨，碳黑,纳米胶体硅,电池、超级电容器隔膜，光电材料,特种塑料PEEK，塑料半成品,塑料添加剂，模具胶RTV,聚氨酯PU,抗氧化剂BHT,TBHQ,二硫化钼等。

北京化学试剂研究所

创建于1958年，是我国建立最早的专业性化学试剂及精细化学品的研究和生产机构，主要从事电子化学品、化学试剂及精细化学品的研究开发和生产工作。

产品销售遍及全国各地，是一个集科研开发、规模生产和销售服务为一体的高新技术企业。

北京化学试剂研究所按照北京市总体规划，于2007年整体搬迁至北京市大兴区工业开发区规范化设计建造的化工园区。

目前所开发的产品已广泛服务于电子工业的不同专业领域，这些产品包括超大规模集成电路和分立器件制作用BP系列紫外正型光刻胶及配套试剂、BN系列紫外负型光刻胶及配套试剂、BV系列超净高纯试剂；

分立器件制作用新型液体扩散源（系列硼源、铂源等）；

电子专用系列高纯化合物（高纯硼酸、系列高纯氧化硼等）。

成都汉普高新材料有限公司

成都汉普高新材料有限公司是一家专业从事半导体材料开发及生产的高新技术企业。

致力于高纯金属、高纯氧化物以及高纯化合物半导体材料的规模化生产，公司位于国家级电子信息产业基地---成都双新科技创业园。

汉普公司通过技术创新，开发了高纯碲、高纯锑、高纯铋、高纯硒、高纯镉、高纯砷、高纯磷、高纯锌等多种材料的产业化生产工艺，居于国内领先地位。

在大幅度提高单台套高纯材料产量的同时，产品质量得到稳定提升，使高纯材料的产业化生产迈入了一个新阶段，目前，已成为国内最大的高纯碲生产基地。

汉普公司凭借雄厚技术实力，已有多个项目列入四川省火炬计划或申报发明专利。

锂离子电池材料

锂离子电池是20世纪80年代发展起来的全新概念的二次电池。

电池在充电时，锂离子从正极中脱嵌，通过电解质和隔膜，嵌入到负极中；

反之电池放电时，锂离子由负极中脱嵌，通过电解质和隔膜，重新嵌入到正极中。

由于锂离子在正负极中相对固定的空间和位置，因此电池充放电反应的可逆性很好。

从而保证了电池的长循环寿命和工作的安全性。

一、正极材料

锂离子电池正极材料要求具有以下基本特征：

1）在所要求的充放电电位范围内，具有与电解质溶液的电化学相容性；

2）温和的电极过程动力学；

3）高度可逆性；

4）全锂化状态下在空气中的稳定性。

1．嵌锂过渡金属氧化物

已经规模化生产中广泛应用：

钴酸锂（LiCoO2）

•比容量较高；

•放电电压平稳；

•循环性能好；

•制备工艺简单；

•电化学性能稳定；

•钴资源缺乏；

•价格昂贵；

•毒性较大；

正被广泛研究并已在电池中试用：

锰酸锂（LiMn2O4）、掺杂镍酸锂（LiNi1-xMxO2，M=Co、Mn、Mg、Al、Ga等掺杂元素），镍钴锰酸锂（LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2）和磷酸亚铁锂（LiFePO4）等。

2．金属硫化物

如TiS2、MoS2、NiS、Ag4Hf3S8、和CuS等

•能量密度高；

•造价低；

•无污染；

•具有良好的嵌\脱锂性能和循环性能；

•嵌、脱锂电位较金属氧化物低；

•低温条件下电化学反应速度慢

•材料的倍率充放电性能不理想

发展趋势

在通讯电池领域，3年内，钴酸锂仍然是离子电池的主角，在以后5年内，可