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有關鋰離子電池負極材料詳細介紹

鉅大LARGE  |  點擊量:111次  |  2020年10月23日  

摘要
鋰離子電池負極材料負極材料:多采用石墨。新的研究發現鈦酸鹽可能是更好的材料。負極反應:放電時鋰離子脫插,充電時鋰離子插入。充電時:xLi+xe6C-LixC6放電時:LixC6→xLi+xe

鋰離子電池負極材料


負極材料:多采用石墨。新的研究發現鈦酸鹽可能是更好的材料。負極反應:放電時鋰離子脫插,充電時鋰離子插入。充電時:xLi+xe6C-LixC6放電時:LixC6→xLi+xe+6C大體分為以下幾種:


第一種是碳負極材料:石墨化碳材料、無定型碳材料。如石墨、軟碳、中間相碳微球已在國內有開發和研究,硬碳、碳納米管、巴基球C60等多種碳材料正在被研究中。實際用于鋰離子電池的負極材料基本上都是碳素材料,如人工石墨、天然石墨、中間相碳微球、石油焦、碳纖維、熱解樹脂碳等。同第二種是錫基負極材料:錫基負極材料可分為錫的氧化物和錫基復合氧化物兩種。氧化物是指各種價態金屬錫的氧化物。沒有商業化產品。


第三種是含鋰過渡金屬氮化物負極材料,沒有商業化產品。


第四種是合金類負極材料:包括錫基合金、硅基合金、褚基合金、鋁基合金、梯基合金、鎂基合金和其它合金,沒有商業化產品。


第五種是納米級負極材料:納米碳管、納米合金材料。


第六種納米材料是納米氧化物材料:目前合肥翔正化學科技有限公司根據2009年鋰離子電池新能源行業的市場發展最新動向,諸多公司已經開始使用納米氧化鈦和納米氧化硅添加在以前傳統的石墨,錫氧化物,納米碳管里面,極大的提高鋰離子電池的沖放電量和充放電次數。


幾個與鋰離子電池負極材料有關的概念


電化學容量:單位質量的活性物質充電或放電到最大程度時的電量,一般用mAh/g表示。


不可逆容量損失:在充放電過程中,電極的充放電效率低于100%,及放電的電化學容量低于充電,損失的部分被稱為不可逆容量損失。電極電位:理想的負極材料的電極電位應與金屬鋰接近,隨鋰的嵌入量不同變化不大。石墨的電極電位在0.4V到0.0V之間變化,是比較合適的負極材料。


充放電倍率:反應電池充放電的快慢。


循環性:電極材料在反復充放電過程中保持電化學容量的能力。電池循環性與電極材料的結構穩定性、化學穩定性、熱穩定性有關。


鋰離子電池負極材料存在問題


(1)電壓滯后,即鋰的嵌入反應在0~0.25V之間進行(相關于Li+/Li)而脫嵌反應則在1V左右發生;


(2)理論上還需進一步深化。這有賴于各種高純度、結構規整的原料及碳材料的制備和更為有效的結構表征方法的建立。


鋰離子電池負極材料發展方向


(1)更小的納米尺度的嵌鋰微結構。


(2)制備高純度和規整的微結構碳負極材料。


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