022-23869972
028-88763469

快充石墨类的快充材料

发表时间:2024-01-18 13:34

(1):存在问题

石墨负极由于其较高的理论比容量(372 mAh/g)、较低的工作电位(~0.1 V vs. Li/Li+)和较好的结构稳定性(体积变化<10%) 等优点,仍然是目前锂离子电池市场应用最多的负极材料。然而,石墨材料由于其层状结构决定锂离子必须从材料的端面嵌入,然后扩散至颗粒内部,致使传输路径较长,不可逆容量也较大,较慢的嵌锂过程阻碍了锂离子电池的快充应用。再者,石墨的嵌锂电位与锂金属沉积电位差异太小,且动力学条件较差,在充电速度过快的情况下,石墨负极侧由于较大的极化会将石墨的嵌锂电位降低至0 V以下,会造成金属锂在负极表面析出,容易造成有限锂源的损失、电池内阻的增大、容量的衰减等,从而加剧界面的不稳定性,导致循环性能衰降速度急剧增加,严重影响动力电池的使用寿命。另外,析出的锂金属会以枝晶的形式生长,从而会刺穿隔膜,造成电池内部短路,引起严重的安全问题等。

(2):快充策略

1):石墨改性

在液态电解液体系中,锂在石墨内部的固相扩散系数相对较小(通常情况下只有约为10-10cm2.s-1),这限制了在快充中的应用。对石墨材料表面进行刻蚀孔隙,在石墨材料中形成孔,增加了锂的扩散通道,锂可以从基面嵌入,缩短了传输距离,提高了扩散速度,提高了锂在石墨中的固相扩散,有效降低电池的极化与析锂的风险,提升锂离子电池的快充性能。

2):表面氧化

表面氧化主要是利用氧化剂处理石墨,得到表面含O,H,N等元素的官能化石墨或者是得到微扩层石墨,改变石墨的边缘形态和增大层间距。

3):电解液润湿性

石墨负极表面对于电解液较为敏感,锂的嵌入反应带有强的方向性,因此进行石墨表面处理,提高其结构稳定性,促进锂离子在基上的扩散。在石墨表面包覆一层无定形Al2O3,能够显著改善电解液的浸润性,从而达到提升石墨负极倍率性能的目的。

4):改善结构

Li+在石墨层间扩散时,会发生三种相变,伴随着电子转移和石墨晶格的重排。通过,构建梯度碳结构,提高梯度内部的结晶度,稳定结构,提升性能。

5):改善SEI膜

在石墨和沉积锂的表面都存在SEI,以保护电极实现长期循环。但是LIBs中SEI的主要成分具有较差的离子传导性。在大电流时,阻碍了Li+在SEI中的输运,并导致界面电阻和Li镀层急剧增加。

引入的人工SEI,将电解质和石墨物理隔离,保护石墨不与电解质直接接触,改善石墨的表面化学性质,同时,增加电极的电导率,提供快速的Li+扩散通道。此外,对电解质添加剂原位形成先进SEI的能力。


分享到:
首页  |  关于我们  |  产品中心  |  开发能力  |  新闻中心  |  联系我们
———————————————————————————————

天津公司

天津市津南区双鑫工业园五大街26

+86-22-23869972

成都公司:                                                          

四川省成都市天府新区邛崃产业园区

+86-28-88763469

匹兹堡公司:

1613  Penn Ave, Pittsburgh, Allegheny, PA, 15222

jswyh@tjeminent.com



手机版