Għarfien bażiku ta 'materjali ta' elettrodi negattivi - materjali tal-grafita

Għarfien bażiku ta 'materjali ta' elettrodi negattivi - materjali tal-grafita
Grafita hija waħda mill-ewwel materjali tal-elettrodi negattivi tal-karbonju użati fil-batteriji tal-jone tal-litju. Għandu konduttività tajba, kristallinità għolja, u struttura tajba b'saffi. Huwa adattat ħafna għall-inserzjoni / l-estrazzjoni ta 'joni tal-litju biex jiffurmaw komposti ta' saffi tal-graffit tal-litju. Il-kapaċità speċifika ta 'l-iskarikar tal-ħlas tista' tilħaq aktar minn 300mA-H / G, l-effiċjenza tal-ħlas tal-ħlas hija aktar minn 90%, u l-kapaċità irreversibbli hija inqas minn 50mA • h / g. Ir-reazzjoni ta 'estrazzjoni tal-litju fil-grafita sseħħ għal madwar 0 ~ 0.25V (vs Li + / Li). Għandha pjattaforma potenzjali tajba ta 'rilaxx ta' ħlas u tista 'taqbel ma' ħafna materjali ta 'elettrodi pożittivi inkluż LIMN2O4. Il-vultaġġ medju tal-ħruġ tal-batterija huwa għoli. Bħalissa huwa l-iktar materjal negattiv tal-elettrodu użat ħafna għal batteriji tal-jone tal-litju. Grafita tappartjeni għas-sistema tal-kristall eżagonali. Il-kristalli tagħha huma magħmula minn pjani tal-malji eżagonali magħmula minn atomi tal-karbonju u huma stivati ​​regolarment. Għandu struttura b'saffi.
F’kull saff, l-atomi tal-karbonju huma rranġati f’ħexagon, u kull atomu tal-karbonju huwa marbut b’mod kovalenti ma ’tliet atomi tal-karbonju li jmissu magħhom b’orbitali ibridi SP2, u l-elettroni fuq il-fadal il-forma ta’ bonds delokalizzati. Bħalissa, il-materjali tal-karbonju bbażati fuq il-grafita fis-suq jinkludu prinċipalment il-kategoriji li ġejjin: Microbeads tal-Karbonju Mesophase Grafitized ħafna (MCMB), fibri grafitizzati, grafita artifiċjali, u grafita naturali.

L-MCMB għandu forma ġenerali sferika, densità għolja ta 'stivar, struttura ta' stivar ta 'saff ordnat ħafna, u kapaċità ta' integrazzjoni tal-litju relattivament kbira għal kull volum ta 'unità. L-ewwel ġie żviluppat u prodott mill-Kumpanija tal-Gass Osaka tal-Ġappun u jintuża bħala materjal tal-elettrodu negattiv għall-batteriji tal-jone tal-litju. L-MCMB għandu wiċċ lixx u erja speċifika żgħira tal-wiċċ, li tista 'tnaqqas l-okkorrenza ta' reazzjonijiet tal-konfini tal-elettrodi waqt l-iċċarġjar u l-ħatt, u b'hekk tnaqqas it-telf tal-kapaċità matul l-ewwel proċess ta 'ċċarġjar; Barra minn hekk, il-ballun żgħir għandu struttura lamellari, li twassal għall-integrazzjoni u t-tneħħija tal-joni tal-litju mid-direzzjonijiet kollha tal-ballun, tnaqqas it-nefħa u l-kollass tal-folji tal-grafita kkawżati minn anisotropija eċċessiva ta 'materjali tal-grafita, u b'hekk għandha ċertu ħlas ta' kurrent veloċi u għoli. MCMB grafikat ħafna huwa miksub billi tissottometti l-materja organika tal-qatran tal-faħam għal polikondensazzjoni termali biex tinkiseb blalen tal-karbonju mesophase, li mbagħad jiġu ppurifikati permezz ta 'estrazzjoni tas-solvent u metodi oħra u mbagħad ittrattati bis-sħana. Bħala materjal negattiv tal-elettrodu għall-batteriji tal-jone tal-litju, l-MCMB għandu influwenza kbira fuq il-prestazzjoni tal-inserzjoni tal-litju minħabba t-temperatura u l-ħin tat-trattament tas-sħana. MCMB huwa wieħed mill-materjali ewlenin tal-elettrodi negattivi li bħalissa jintużaw fil-ħajja twila tal-batteriji tal-jone tal-litju u batteriji tal-enerġija, iżda l-problemi ewlenin tiegħu huma kapaċità speċifika baxxa u prezz għoli.

Minbarra l-MCMB, hemm forom oħra ta 'grafita artifiċjali magħmula minn karbonju grafiku. Il-fibra tal-grafita depożitata mill-fwar hija materjal tal-fibra grafikata bi struttura vojta tubulari. Bħala materjal ta 'elettrodu negattiv għal batteriji tal-jone tal-litju, għandu kapaċità speċifika ta' kwittanza ta 'aktar minn 320mA-H / G u effiċjenza inizjali ta' ħlas u kwittanza ta '93%. Meta mqabbel ma 'materjali oħra ta' elettrodi negattivi tal-karbonju jew tal-grafita, batteriji tal-jone tal-litju bl-użu ta 'fibra tal-grafita depożitata mill-fwar bħala elettrodu negattiv għandhom prestazzjoni ta' kwittanza ta 'kurrent kbira eċċellenti u prestazzjoni ta' kwittanza ta 'temperatura baxxa, u ħajja itwal ta' ċiklu. Madankollu, minħabba l-proċess kumpless ta 'preparazzjoni ta' materjali tal-fibra tal-grafita depożitati fil-fażi tal-gass u spiża ta 'materjal għoli, l-applikazzjoni fuq skala kbira tagħha fil-batteriji tal-jone tal-litju hija soġġetta għal ċerti restrizzjonijiet. Grafita artifiċjali mħejjija permezz ta 'doping, aġġustament strutturali jew modifika tal-wiċċ ta' karbonju faċilment grafitizzat bħal kokk tal-pitrolju u trattament ta 'grafitizzazzjoni ta' temperatura għolja għandu prestazzjoni tajba taċ-ċiklu u prezz inqas minn MCMB. Bħalissa, il-Ġappun u pajjiżi oħra bdew il-produzzjoni u l-użu attwali. Hemm ukoll ħafna żvantaġġi ta 'grafita bħala elettrodu negattiv, bħal: il-film SEI huwa ffurmat matul iċ-ċiklu ta' ħlas u kwittanza, li jikkawża espansjoni tal-matriċi u telf ta 'kapaċità, filwaqt li jikkawża li s-saff tal-grafita jitqaxxar u jnaqqas il-ħajja; Materjal tal-grafita għandu kompatibilità ħażina mas-solvent tal-PC; Li * jista 'jkun inkorporat u estratt biss mill-konfini tal-qxur, u minħabba ż-żona żgħira ta' reazzjoni ta 'inkorporazzjoni / estrazzjoni u mogħdija twila ta' diffużjoni, mhuwiex adattat għal iċċarġjar u ħatt ta 'kurrent kbir; It-temperatura tat-trattament tas-sħana tal-grafita ġeneralment teħtieġ li tkun 'il fuq mill-2000C, u dan iżid l-ispiża tal-produzzjoni; Meta l-potenzjal jilħaq 0V jew inqas, il-litju metalliku jista 'jiġi depożitat fuq l-elettrodu tal-grafita. Minħabba l-iżvantaġġi ta 'hawn fuq ta' grafita mhux modifikata, il-grafita modifikata tintuża ħafna fil-prattika. Fost dawn, il-kisi tal-wiċċ, il-modifika kimika u l-isferoidizzazzjoni huma l-metodi ewlenin ta 'trattament fil-preżent. Il-kisi tal-wiċċ jinkludi kisi organiku u kisi inorganiku, u modifika kimika tinkludi prinċipalment ossidazzjoni, tnaqqis u modifika kimika tal-wiċċ.