Каков компромисс между отрицательным напряжением делития и обратимой емкостью?

Строго говоря, компромисс между соотношением масс и напряжением не касается металлического лития. Рабочее напряжение металлического лития 0 В, теоретическая емкость 3862 мАч / г, фактическая емкость определяется степенью использования активных веществ.

Зачем идти на компромисс? В общем, текущий кандидат в отрицательный электрод (за исключением металлического лития) имеет основную особенность, заключающуюся в том, что чем больше емкость активного материала электрода, тем выше платформа напряжения делития (или среднее значение). Например, средний делитиевый потенциал графитовых углеродных материалов составляет 0,15 В. Фактическая емкость составляет 350 мАч / г; Средний делитиевый потенциал отрицательного электрода Sn составляет 0,5 В, а теоретическая емкость - 990 мАч / г; Средний делитиевый потенциал Si отрицательного электрода составляет 0,45 В, а теоретическая емкость составляет 4200 мАч / г. Фактическая доступная емкость Sn и Si все еще остается неопределенной и в конечном итоге определяется условиями использования.

Плотность энергии и удельные характеристики батареи определяются произведением среднего рабочего напряжения (положительная и отрицательная разность напряжений) на удельную массу (или объемную емкость). При замене материалов на основе углерода на Si или Sn важно учитывать, может ли увеличение удельной емкости аккумулятора компенсировать снижение рабочего напряжения аккумулятора. Простой пример показывает, что если литий-фосфат железа положительный, его рабочее напряжение измеряется в 3,45 В, а его емкость измеряется в 160 мАч / г; В сочетании с графитовым углеродом (при 0,15 В, фактическая емкость 350 мАч / г) фосфат лития-железа 1G соответствует 0,457 г графитового углерода, с общим теоретическим энергетическим соотношением батареи (3,45-0,15) В * 160 мАч / 1,457 г. = 362,3 мВтч / Г.

Литий-фосфат железа 1G соответствует отрицательному электроду из Si, который рассчитан на 0,45 В и 4200 мАч / г. Соответствующая общая удельная энергия батареи составляет (3,45-0,45) В * 160 мАч / 1,038 г = 462 мВтч / г. Очевидно, что после замены графитового углеродного отрицательного электрода на Si-отрицательный электрод увеличение емкости может компенсировать влияние снижения напряжения батареи, вызванного увеличением напряжения делития. Конечно, это теоретическое рассмотрение, потому что фактическая емкость отрицательного полюса Si не может достичь своего теоретического значения. Предполагая, что фактическая емкость отрицательного электрода Si равна P, чтобы удовлетворить условию, что общая удельная энергия батареи больше 362,3 мВтч / г, соотношение будет

Конечно, приведенная выше формула все еще немного упрощена, без учета взаимосвязи между отрицательным напряжением Si и емкостью, но она может объяснить цель, которую мы сейчас обсуждаем. Расчет доступного P составляет не менее 492,5 мАч / г. Другими словами, фактическая емкость отрицательного полюса Si превышает 492,5 мАч / г, чтобы гарантировать, что соотношение масс всей батареи не ухудшится (по сравнению с системой литиевый феррофосфат / графитовый углерод). Разработка высокоемких композитных отрицательных материалов на основе C-Si также может опираться на приведенное выше обсуждение. Грубо говоря, емкость Si-части композитного отрицательного электрода C-Si в практических приложениях может быть не менее 492,5 мАч / г, иначе нет смысла.

Это компромисс между увеличением напряжения на отрицательном электроде на литии и увеличением обратимой емкости. Поскольку между этими двумя параметрами существует компромиссное соотношение, здесь прямо игнорируются титанат и нитрид лития, поскольку платформы напряжения этих двух параметров действительно высоки и недопустимы.

Страница содержит содержимое машинного перевода.