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61--碳负极材料的结构及各物理参数对性能的影响

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材料的结构、各物理参数及体系各组分对性能的影响

1、高储锂容量负极可以在高石墨化度、窄d002峰或低石墨化度,宽d002峰时获得。

2、石墨化度高,有利于提高嵌锂容量,易于形成低电位的GIC。

3、当d002值较大或较小时,都可以获得较大的容量;当d002值为0.344 nm时,容量最小。

4、比表面积不仅关系到充放电密度,还影响了形成SEI膜时电解液的消耗量、SEI膜的致密性,进而影响首次不可逆容量损失和循环寿命。

5、比表面积大,不可逆容量损失大。

6、孔径既可以吸附Li+而增加容量,又对电解液有选择性。孔径过大,溶剂容易进入,消耗更多的Li+形成SEI膜,理想的孔径应在纳米级。

7、H/C比:高嵌锂能力碳材料的H/C比在0.2附近。

H/C比在提高嵌锂能力的同时,也会增加电池的极化现象,降低电池的有效工作电压。

8、碳材料在加工过程中难免会出现表面缺陷,主要包括:层间堆积缺陷、卷曲缠绕、纳米级空隙等,这些缺陷在一定程度上可以吸附Li+,有利于增加容量。但某些缺陷会导致Li+迁移速度下降,使得实际输出容量小于嵌入容量。

9、焦炭是缺陷类材料的典型代表,缺陷的主要作用是挤压碳层,防止在锂离子反复嵌入和脱嵌过程中,石墨层脱落。

10、对于缺陷,应在保持锂离子迁移速度的同时,适当增加材料结构的缺陷。

11、表面结构的修饰:消除或减少活性位点,在颗粒表面形成一层均匀致密的钝化膜。

12、负极材料的形貌和粒径对电池的内阻、电压和容量基本没有影响。

13、同样的粒径下,球形MCMB的倍率性能优于层状石墨材料;同样形貌时,小粒径材料的倍率性能优于大粒径材料。

14、球形MCMB有利于Li+从各个方向嵌入脱嵌,减小了Li+在固相中的扩散阻力,从而提高了倍率性能。

15、小粒径颗粒,比表面积大,可以降低电流密度,减轻极化作用。同时,可以提供更多迁移通道,缩短Li+迁移路径,减小扩散内阻,提高倍率性能。

16、小粒径材料在循环过程中,比表面大,内阻小,发热量小,因此电池内部温升低;大的粒径,极化内阻较大,因此发热量高,造成内部温升较高,会加速负极表面活性物质和电解液的副反应,使得循环过程中容量衰减过快。

17、球形MCMB功率密度最大。

18、压实密度是反反映极片压辊程度的重要参数。压实密度越大,电池吸液量越小;负极变化不大,电池吸液量随着正极压实密度的增大而减小。但不同原材料,形貌等的影响也会对吸液量造成影响。

19、不同压实密度对电池厚度影响较大,最大差异大0.7 mm。

20、压实密度在一定程度上影响电池的体积,从而影响电池的体积比容量。提高压实密度是提高电池体积比容量的有效途径之一。

21、压实密度的增加在一定程度上回降低电池的内阻,正负极的影响类似。

22、压实密度过大或过小都会影响电池的倍率性能,为了达到理想的大电流充放电性能,压实密度存在一个最佳的范围。

23、工艺条件一定的条件下,压实密度越大,电池的容量越高。

24、高振实密度可能得到高的压实密度,但可能必须考虑粉体的粒径分布状况以及粉

体的表面形态。对于同种材料来说,压实密度大于振实密度。 25、极片的表现差异与电解液的种类密切相关。EC基电解液,主体溶剂的粘度相对较低,介电常数较高,因此电解液易于渗入极片及传导离子。 26、含有添加剂的EC基电解液,介电常数也较高,但溶剂的整体粘度有所上升,所以其渗透能力相对较弱。 27、PC基电解液,渗透能力较弱,锂离子从正极脱出进入负极后,其溶剂分子对石墨层具有一定的剥离作用,PC结构中含有-CH3,似”尖刀”,造成负极体积变化很大。

28、通过dQ/dV测试可以分析在充电时PC是否在碳负极表面发生还原反应.

天然石墨:与PC不兼容,发生剥离; 人造石墨:改性后可与PC兼容; dQ/dV Plot of MD-APG-015-1004(080704/080706)0-2000.2-400-600-800-1000Volatge / Vj0.71.21.7dQ/dV (mAh/g)/Vcell-1cell-2 在0.6v至0.8v之间存在PC还原峰,峰值的大小则反映在首次充电时PC被还原程度。还原峰越大,电解液与石墨的兼容性越差。

29、电解液的种类对形成SEI膜过程的影响主要是与负极材料的兼容性。

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