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钜大锂电池 >> 常见问题 >> 锂离子-石墨层间化合物解析

锂离子-石墨层间化合物解析


发布时间:2011-12-9 14:32:39  来源:钜大电子锂电事业部 点击次数:

        锂离子嵌入碳化合物组成通常用LiC(O<z<1)表示。对完整晶态石墨z-1,理论容量为372 mAh,但多数碳材料,可逆锂离子嵌入量仅为x=-0~0.5之间,x的大小与碳材料种类和结构、电解质组成、电极结构以及锂离子嵌入速率等因有关。
        选择低插锂电位Li-C层间化合物,充电锂电池在充电时锂嵌入碳层间,形成良好的插、脱性能的石墨层间化合物(Graphite Intercalated Compound,GIC)。碳的种类有金刚石、石墨、乙炔黑、活性炭、碳纤维等。
        用为锂离子电池负极的碳材料,都与锂形成锂-石墨层间化合物(Li-GIC)有关。
        在石墨层问化合物(GIC)中,由于层间结合力远比层内小,且层间距大,因此,在石墨层间易插人一些其他原子、基团或离子,形成石墨层问化合物。在GIC中,每层都插人一些其他原子基团或锂子称为一阶C1r一每隔n一1层插入一层的称为n阶GIC。
        1955年,法国Herold发现锂一石墨层间化合物(Li—GIC), 1965年Juza提出一阶、二阶、三阶的ILi—GIC的化合组成是LiC6。
        LiC12和I—Ic8。以后人们发现二阶的Li—GIC是LiC12~I.iC18之间的层间化合物。1972年D.Guerald和Herold采用加压热处理方法,将锂粉和天然石墨粉在不锈钢管中加热到400°C制得了一阶、二阶和三阶Li—GIC。
        Li—GIC相对干石黑结晶取超格子构造,锂位于石墨层面内碳:六角环的中央取石墨格子的超格子构造,晶格指数a----b=0.426 rim,石墨的:豫D图上基平面(002)峰的衍射角=26.40°,对应的石墨层问间隔为0.3354 nm,锂插入石墨层间后,层间距增:穴  到0.3706nm面向内结构。
        锂离子在石墨中嵌人一脱出时发生可逆相变,随着锂在石墨中嵌入量的增加,X值由X=0增至X=1,由此逐渐生成1阶(Stage)、4阶、3阶、2阶等不同嵌锂化合物, Dahn已证实在石墨化合物LiG中有阶的存在及其转变,通过实验测定,得出Li/石墨电池的士(dr/dU)对电压的关系曲线,与电压的关系曲线四个峰A,B,C,D来表示两个阶共存,并提出阶的机理。该锂电池主要用来制备嵌入化合物,在电池充放电过程中,通过测定开路电压及XRD了解嵌入反应机理,锂一石墨嵌入化合物3阶化合物的层间距,这些数据都以在不同嵌入程度中所体现出。

 
 
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