什么決定鋰電池負(fù)極材料性能？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2020-03-17 16:58
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是什么決定了鋰電池正極材料的性能
鋰電池負(fù)極數(shù)據(jù)、容量、壽命、安全性，是目前最關(guān)注的幾個(gè)主要功能要求。
鋰電池理論容量密度的上限主要取決于正極數(shù)據(jù)和負(fù)極數(shù)據(jù)的理論容量。數(shù)據(jù)的理論容量是如何產(chǎn)生的?
1. 理論數(shù)據(jù)容量
每摩爾的分子數(shù)據(jù)可以帶來超過幾個(gè)活躍的鋰離子,所有鋰離子的庫侖費(fèi)用除以數(shù)據(jù)的摩爾質(zhì)量,庫侖收取每單位質(zhì)量軸承值,單位修改之后,也相當(dāng)于單位質(zhì)量相應(yīng)的安數(shù)小時(shí)。
以碳數(shù)據(jù)為例:石墨中鋰離子的存在形態(tài)為LiC6。6個(gè)C原子可以存儲一個(gè)鋰離子，它的摩爾質(zhì)量是6*12=72g。1mol的LiC6會(huì)完全傳遞1mol電子的電荷。
每摩爾電子電荷:
(6.02×10^23)*(1.602176×10^ -19c) /3.6
= 9.645009/3.6 = 2.6792 * 10 ^ 4 mAh
與此同時(shí):
6。02乘以10的23次方;
每個(gè)電子的電荷是1.602176×10^ -19c;
1mah = 3.6 C;
碳原子質(zhì)量12;
單位質(zhì)量石墨陰極儲能功率:2.6792*10^4/ (12*6)=372.1 mAh/g。
這樣，我們就了解了陰極材料的理論容量是如何推導(dǎo)出來的。材料的理論極限決定了鋰電池的理論極限。我們將在實(shí)踐中提供折扣。
從計(jì)算公式可知，電極數(shù)據(jù)的理論容量的決定因素是數(shù)據(jù)的分子質(zhì)量和每個(gè)分子對應(yīng)的活性鋰離子的數(shù)量。
2. 負(fù)極數(shù)據(jù)的研究和應(yīng)用
分子結(jié)構(gòu)決定了原料裝藥能力的理論極限，原料的物理結(jié)構(gòu)也影響著原料裝藥能力。
當(dāng)時(shí)的負(fù)極數(shù)據(jù)類型一般分為碳數(shù)據(jù)、硅基及其復(fù)合數(shù)據(jù)、氮化物負(fù)極、錫數(shù)據(jù)、鈦酸鋰數(shù)據(jù)、合金數(shù)據(jù)等。在此期間，碳數(shù)據(jù)是主流，而大多數(shù)商用鋰電池的輸出價(jià)值是碳數(shù)據(jù)負(fù)極。
2.1碳材料
有很多種碳數(shù)據(jù),如天然石墨負(fù)極,人造石墨負(fù)極,中間相碳微球(M C M B),軟碳(如可口可樂)負(fù)電極,硬碳負(fù)電極,碳納米管,石墨烯,碳纖維等,其中天然石墨負(fù)極和人造石墨負(fù)極被廣泛使用。
石墨由于多種原因被廣泛用作負(fù)極。
首先，它的電位很低，放電通道在0.01v到0.2v之間，使得電池作為一個(gè)整體只是獲得了更高的輸出電壓。其次，石墨的層狀結(jié)構(gòu)使鋰離子更容易在層間移動(dòng)，防止它們變小。以及石墨層之間的范德華力，這樣當(dāng)石墨中含有鋰離子時(shí)，變形就不會(huì)斷裂。
最后，C元素在地球上的含量是巨大的，很容易直接獲得，也很容易手工制作。
石墨陰極的缺點(diǎn)也很明顯。與電解液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成SEI是一種簡單易行的方法。細(xì)胞老化和熱失控主要是由于SEI老化和穩(wěn)定變化。這就確定了石墨負(fù)極鋰電池壽命的上限。
石墨陽極
2.1.1天然石墨
天然石墨是自然界中碳的一種簡單而直接的形式。它的基本層狀結(jié)構(gòu)適用于鋰離子的插入和噴射。但其電解液作用簡單，循環(huán)性差，一般不能直接用于商業(yè)用途，但經(jīng)過改性后即可使用。
2.1.2人造石墨
寶石被認(rèn)為是天然的，但人造石墨有天然石墨沒有的功能。人造石墨是由容易石墨化的碳材料制成，并在高溫下燃燒。它內(nèi)部有一個(gè)很大的空隙，這給了它一個(gè)容納鋰離子的優(yōu)勢。人造石墨具有良好的圓度，能承受大電流的充放電試驗(yàn)。
2.1.3其他石墨材料
石墨化中間相碳微球、軟碳、硬碳均由含碳量高的材料制成。
2.1.4碳數(shù)據(jù)的新前沿——碳納米管和石墨烯
碳納米管
碳納米管的直徑為納米級，長度為微米級，通常在一段空管的兩端閉合。優(yōu)異的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。在工程中，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。
