全面解读锂离子电池石墨负极材料

李爱神呢 2024-05-25 16:19:51
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全面解读锂离子电池石墨负极材料锂离子电池,又称为摇椅电池,他的主要组成部分是正极、负极、隔膜及电解液。当前锂离子动力电池正极一般采用尖晶石型limn2o4或镍基层状氧化物,负极以石墨为主,电解液为含lipf6的**(ec,emc)有机溶液。limn2o4是一种被认为最安全的材料,也是最廉价的正极材料,已经被多种型号的动力电池采用。li(nico)o2容量高,但安全性能较差,需通过掺杂改性并限制其使用电压等手段来改善其安全性能;从整车安全和电池成本考虑,磷酸铁锂lifepo4安全性好、寿命长是最适合在汽车动力电池上应用的锂离子电池正极材料。锂离子电池能量密度在很大程度上取决于负极材料,从锂离子电池实现商业化到现在,所用的负极材料最成熟,应用最广的是碳材料,其中最主要的依然是石墨。石墨具有六元环碳网层状结构,碳碳之间是sp2杂化的,层层之间是分子作用力连接。石墨中存在两种不同的晶体结构:六面体石墨(2h)和菱面体石墨(3r)。2h相具有ababa特征堆积,3r相的堆积结构则是abcabc。两种相可以相互转变,2h相是热力学稳定,在石墨中较多,约占总体的五分之四在锂离子电池负极材料中,天然石墨和人造石墨一直是使用最大的负极材料,但是人造石墨由于在生产过程中需要高温处理,使其生产成本大幅提高并对环境产生不利影响,相对于人造石墨而言,天然石墨有很多优点,它的成本在锂离子嵌入脱嵌过程中体积变化小,结构相对稳定,但是可逆比容量仅2. 20210311
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