锂金属负极物理化学性质体心立方结构(fcc)原子半径 0.76 埃相对原子质量小(6.941)密度小(0.534 g/cc)标准电极电位低(-3.04 V vs. SHE)比容量高达 3860 mAh/g未商业化原因熔点较低(180℃)锂枝晶生长造成安全问题水分暴露发生电极制造复杂改善策略成核机理的理解电解质和界面设计电极结构的设计2、碳负极丨石墨丨电化学反应Li+从石墨端面的嵌入反应Li+在石墨-电解液界面传递及嵌入石墨层间过程在石墨中,锂离子通过端面或者基面中的缺陷嵌入材料中高阶的缺陷位点可以协助锂离子从基面进行垂直扩散嵌入石墨(a)Li+在单/多层石墨烯中的嵌入 (b)Li+在缺陷位点的扩散传递Li在石墨层间嵌入时的阶段反应锂离子在石墨层中逐步嵌入过程称为阶段现象平台对应的是相转变过程,两相共存充满电I阶状态(LiC6形态),对应石墨的理论容量为372 mAh/g为什么要选择锂电池负极材料?节能锂电池负极材料批发
作为锂离子嵌入的载体,负极材料需满足以下要求:1、锂离子在负极基体中的插入氧化还原电位尽可能低,接近金属锂的电位,从而使电池的输入电压高;2、在基体中大量的锂能够发生可逆插入和脱嵌以得到高容量;3、在插入/脱嵌过程中,负极主体结构没有或很少发生变化;4、氧化还原电位随Li的插入脱出变化应该尽可能少,这样电池的电压不会发生显着变化,可保持较平稳的充电和放电;5、插入化合物应有较好的的电子电导率和离子电导率,这样可以减少极化并能进行大电流充放电;6、主体材料具有良好的表面结构,能够与液体电解质形成良好的SEI;7、插入化合物在整个电压范围内具有良好的化学稳定性,在形成SEI后不与电解质等发生反应;8、锂离子在主体材料中有较大的扩散系数,便于快速充放电;9、从实用角度而言,材料应具有较好的经济性以及对环境的友好性。自制锂电池负极材料共同合作使用锂电池负极材料需要注意什么?
制备Li4Ti5O12时,为保证反应的充分进行,一般都会让锂源过量,而它们主要以Li2CO3或者LiOH的形式存在,使终产品呈碱性。当残碱量过高时,材料的稳定性变差,容易与空气中的水和二氧化碳等反应,会直接影响材料的电化学性能。另外,由于石墨类负极浆料目前主要为水性体系,因此它对水分的要求(≤0.2%)并没有像正极材料(浆料通常为油性体系,≤0.05%)那样苛刻,这对降低电池的生产成本和简化工艺具有一定意义。2.7负极材料的主元素含量石墨负极虽然具有较高的容量和低且平稳的嵌锂电位,但是它对电解液的组分十分敏感,易剥离,
合金化型负极材料合金化储锂材料是指能和锂发生合金化反应的金属及其合金。据报道,常温下锂能与许多金属反应(如Sn,Al,Ge,Mg,Ca,Ag,Au,Hg等);充放电的化学本质为合金化及逆合金化的反应。合金化型负极材料的理论比容量及电荷密度高于嵌入型负极材料。同时,这类材料的嵌锂电位较高,在大电流充放电的情况下也很难发生锂的沉积,不会产生锂枝晶导致电池短路,对高功率器件有很重要的意义。但考虑电池在长久使用后会产生不可逆的物流老化等现象及实际使用过程中电池包有受到挤压等风险、目前未大规模量产使用。转化型负极材料锂电池负极材料是什么?
②允许较多的锂离子可逆脱嵌,比容量较高;③在充放电过程中结构相对稳定,具有较长的循环寿命;④较高的电子电导率、离子电导率和低的电荷转移电阻,以保证较小的电压极化和良好的倍率性能;⑤能够与电解液形成稳定的固体电解质膜,保证较高的库仑效率;⑥制备工艺简单,易于产业化,价格便宜;⑦环境友好,在材料的生产和实际使用过程中不会对环境造成严重污染;⑧资源丰富等。30多年来,虽然不断有新型锂离子电池负极材料被报道出来,但是真正能够获得商业化应用的却寥寥无几,主要是因为很少有材料能兼顾以上条件。例如,虽然金属氧化物、硫化物和氮化物等以转化反应为机理的材料具有较高的比容量,但是它们在嵌锂过程中平台电位高、极化严重、体积变化大、难以形成稳定的SEI且成本高等问题使之不能真正获得实际应用。分子工程策略实现锂电负极表面人工SEI的构建。质量锂电池负极材料服务
锂电池负极材料全景梳理。节能锂电池负极材料批发
表面积,比表面积通常较小,而有孔和多孔材料具有较大的内表面积,比表面积较高。另外,通常将粉体材料的孔径分为三类,小于2nm的为微孔、2~50nm之间的为介孔、大于50nm的为大孔。此外,材料的比表面积与其粒径是息息相关的,粒径越小,比表面积越大。材料的孔径和比表面积一般是通过氮气吸脱附实验测定的。其基本原理为:当气体分子与粉体材料发生碰撞时,会在材料表面停留一段时间,此现象为吸附,恒温下的吸附量取决于粉体和气体的性质以及吸附发生时的压力,根据吸附量即可推算出材料的比表面积、孔径分布和孔容等。另外,粉节能锂电池负极材料批发
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