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钜大锂电池 >> 常见问题 >> 锂离子电池-负极碳材料的分类

锂离子电池-负极碳材料的分类


发布时间:2011-12-12 15:22:04  来源:钜大电子锂电事业部 点击次数:

        在电池充放电过程中,锂在负极碳材料内脱嵌—嵌人并形成锂碳插入化合物:通过对各种碳素材料的结构改性与表面改性,形成具有外壳的复合材料结构。在碳材料中形成纳米孑乙穴结构,采用纳米材料新技术,发现锂在碳材料中的脱嵌过程不仅按LiG化学计量进行,还可按非化学计量进行,使碳素材料的比容量从I。iG的理论容量(372mAh)提高到500—1000mAh•g+。同时,还有;Y;少非碳负极材料也有可能得到实际应用。
        目前,已研究开发的锂离子电池碳负极材料主要有:石墨、石油焦、碳纤维、热解炭、中间相沥青基炭微球(MCMB)、炭黑、玻璃炭等,其中石墨和石油焦最有应用价值。
石墨类碳材料的插锂特性是:①插锂电位低且平坦,可为锂电池提供高的、平稳的工作电压。大部分插锂容量分布在0.00,、0,20V之间(vs.I』+/I。i);②插锂容量高,LiC6的理论容量为372mAh;③与有机溶剂相容能力差,易发生溶剂共插入,降低插锂性能。
        石油焦类碳材料的插、脱锂的特性是:①起始插锂电位高,电位曲线陡斜。一般在1.1V以下开始插锂,整个插锂过程没有明显的电位平台出现;②插层化合物㈠。C6的组成中,J=0.5左右,插锂容量与热处理温度和表面状态有关;③与溶剂相容性、循环性能好。天然鳞状石墨和石油焦已成功地用作锂离子电池的碳负极材料。目前已在工业上得到应用的锂离子电池碳负极材料。
        环状醚与链状醚;THF和DOI。同DME一样与PC等组成混合溶剂在锂一次电池中使用,但此种溶剂容易发生开环聚合,特别是在有I.ewis酸等不纯物的催化作用时。
同系物2MeTHF和4MeDOI+不容易开环聚合,而且对锂稳定,负极的充放电效率也很好,有望在锂蓄电池中使用。DME,DMM,DMP等由于烷基链的增长和分子量的增大导致粘度上升,电导率降低,
        链状碳酸酯链状碳酸酯的比介电常数比醚类小,电解质的解离困难,电导率相对较低。
        目前锂离子电池常用的有机溶剂有PC(碳酸丙烯酯)、EC(碳酸乙烯酯)、BC(碳酸丁烯酯)、DMC(二甲基碳酸)、DEC(二乙基碳酸)、MEC(甲基乙烯碳酸)等。
PC和EC(碳酸乙烯酯)的介电常数分别为65和90,因此,PC,EC是优良的溶剂。但是EC比PC的熔点高,常温下是固体,必须加入其他粘度低和熔点低的溶剂,组成混合溶剂使用。PC,EC等碳酸酯系溶剂的化学、电化学性能和热稳定性好。在PC,EC中添加低粘度溶剂时,导电率升高。一般添加量为50%时表现出最大的导电性,这可能是添加溶剂与锂离子形成,充放电的库仑效率仅有80%一85%,放电容量随循环次数几乎没有变化,说明在锂电池组充电过程中存在有副反应。

 
 
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