Почему графитовые катодные материалы подходят для литиевых батарей?

Литий-ионный аккумулятор относится к системе вторичных аккумуляторов, в которую два разных литиевых соединения могут быть обратимо встроены и отключены как положительные и отрицательные полюса литий-ионного аккумулятора. Во время зарядки ион лития отрывается от положительного полюса и внедряется в катод через электролит и диафрагму; Процесс разгрузки другой. Ион лития отрывается от катода и внедряется в положительный полюс через электролит и диафрагму.

Катод литий-ионной батареи изготовлен из активного материала катода, клеев и добавок, смешанных пастообразным клеем, равномерно с обеих сторон медной фольги после сушки, прокатки.

Преимущество графита как катодного материала

Графит - это аллотроп углерода, оба тесно связаны. Графит - наиболее стабильная форма углеродного элемента (алмаз - это разновидность метастабильных аллотропов углерода, хотя его твердость намного выше, чем у графита, но это самое твердое вещество в природе, но его стабильность ниже, чем у графита).

Термин «графит» от греческого «графеин» означает, что этот материал устойчив к высоким температурам, коррозии, хорошей электропроводности, теплопроводности и стабильным химическим свойствам, а также легче алюминия. Помимо анодных материалов для литий-ионных батарей, высококачественный графит также может использоваться для топливных элементов, солнечных элементов, полупроводников, светодиодов, а также для различных областей, таких как ядерные реакторы.

В общем, графит с высокой электропроводностью, слоистой структурой с небольшим изменением объема до и после преимуществ высокой емкости интеркалированного лития и низкого уровня встроенного литиевого электричества стал основным направлением коммерческих катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов.

Доступ графита

Для графита одним из двух способов: один - это природная руда, второй - синтез каменноугольной смолы. И литий-ионный аккумулятор с использованием графитового материала обычно состоит из 55% графита и 45% подготовки природного графита низкой чистоты для получения примириться.

Производители когда-то популярны синтетический графит, потому что по однородности и чистоте синтетический графит превосходит природный графит. Сейчас уже не то же самое, применение современных методов химической очистки позволяет при термообработке получить натуральный графит чистотой 99,9%. Синтез, напротив, чистота графита составляла 99%, и первый более популярен.

По сравнению с синтетическим графитом, очищенный натуральный чешуйчатый графит имеет более высокую кристалличность, показывает лучшую электропроводность и теплопроводность. Кроме того, ожидается, что природный графит снизит стоимость производства литий-ионных аккумуляторов, и в то же время сможет обеспечить такие же или даже более высокие характеристики аккумуляторов.

Можно ожидать, что если синтетический графит будет заменен, будущее за более дешевым и экологически чистым, природным графитом и графеном, синтезированным из природного графита, подойдет больше.

Механизм интеркалированного ли графита

Графит с хорошей электропроводностью, высокой степенью кристаллизации, хорошей слоистой структурой, очень подходит для многократно встроенных - встроенных ионов лития, в настоящее время является наиболее широко используемой и наиболее зрелой технологией катодных материалов. Ионы лития, внедренные после графитовых слоев, образуют объединенный интеркалированный литий LixC6 (0 x 1 или меньше или меньше), теоретическая емкость составляет 372 мАч / г (x = 1), реакционная способность: xLi ++ 6 c + xe - -> LixC6

Ион лития, внедренный между графитовым слоем и режимом накопления слоя, изменился с ABAB на AAAA, как показано на рисунке ниже.

Модификация графита

Из-за того, что расстояние между слоями графита (d 0,34 нм или менее) меньше, чем расстояние между кристаллическими слоями соединений интеркалированного лития графита LixC6 (0,37 нм), что в процессе зарядки и разрядки, расстояние между слоями графита изменяется, легко может образоваться чешуйчатый слой графита. , измельчение, будет происходить ионы лития и молекулы органического растворителя, общий встроенный графитовый слой и разложение органического растворителя, что влияет на производительность клеточного цикла.

Посредством модификации графита, например, в угле, окисление поверхности графита, пиролиз полимерного покрытия с образованием составного графита со структурой ядро-оболочка может улучшить зарядные и разрядные характеристики графита и повысить удельную емкость.

Другие анодные материалы

В настоящее время графитовые анодные материалы являются основным направлением коммерческих литий-ионных аккумуляторов, их теоретическая емкость 372 мАч / г, представленная на рынке с лучшими характеристиками графитовых анодных материалов, смогла достичь 360 мАч / г, г емкость постепенно имеет тенденцию. ограничить значение. Хотя графит в качестве материала катода имеет низкую емкость g, такую как недостаток отклонения округлости, но с высокой стоимостью класса графитовых анодных материалов, он не будет немедленно заменен новыми материалами, конкретные причины заключаются в следующем:

Новая технология катодных материалов еще не созрела, также требуется много времени для повышения производительности;

Цена на новые анодные материалы выше, преимущество в цене графитового анода очевидно;

Материалы анода должны соответствовать материалам анода, электролиту и использованию, и в настоящее время материал анода с удельной емкостью, как правило, невысок.

Страница содержит содержимое машинного перевода.