Als eines der vier Hauptmaterialien von Lithium-Ionen-Batterien bestimmt das negative Elektrodenmaterial, seine spezifische Kapazität und Betriebsspannung direkt die Energiedichte und Betriebsspannung der Batterie. Obwohl Siliziummaterialien allmählich industrialisiert werden, sind die derzeitigen Mainstream-Materialien für negative Elektroden immer noch Graphit. Das Material der negativen Elektrode hat während des Reaktionsprozesses ein niedrigeres Lithium-Interkalationspotential, und die gleichzeitig erzeugte interkalierte Lithium-Interkalationsverbindung ersetzt die negative Metall-Lithium-Elektrode, wodurch die Abscheidung von Metall-Lithium-Dendriten vermieden wird, so dass die Sicherheit erheblich verbessert wird. Als letztes Thema der vier Hauptmaterialien von Lithiumbatterien werden wir ein systematisches und intuitives Verständnis von Graphitmaterialien durch Grundkenntnisse haben,

Graphitmaterialien werden hauptsächlich in künstlichen Graphit und natürlichen Graphit unterteilt. Künstlicher Graphit kann nach verschiedenen Verarbeitungstechniken in MCMB (Mesocarbon Microspheres), Weichkohlenstoff und Hartkohlenstoff unterteilt werden. Der ideale Graphit hat eine Schichtstruktur. Ähnlich wie beim Benzolring sind die Schichten durch große π-Bindungen verbunden; es hat ein hexagonales Kristallsystem vom 2H-Typ und ein rhomboedrisches Kristallsystem vom 3R-Typ.

Für ideales Graphit beträgt seine theoretische Kapazität 372 mAh/g, aber im tatsächlichen Batteriedesignprozess ist die negative Elektrode im Allgemeinen um 5 % bis 10 % zu groß. Gleichzeitig wird der SEI-Film während des ersten Ladevorgangs gebildet, um die Oberfläche der negativen Elektrode zu schützen und Elektrolyse zu verhindern. Die weitere Reaktion zwischen der Flüssigkeit und der negativen Elektrode und die Qualität dieses Films wirken sich direkt auf die Leistung der Batterie aus.

Wenn die Lithiumionen-Interkalation in der Graphit-Negativelektrode immer tiefer wird (Stufe-4-Stufe-1), ändert sich die Oberflächenfarbe der Negativelektrode allmählich von Schwarz zu Blauschwarz zu Dunkelgelb und schließlich zu Goldgelb und die Graphit-Negativelektrode vervollständigt auch die C -----LiC12----LiC6-Umwandlung, wodurch der Ladevorgang abgeschlossen wird.

Der Unterschied in der Morphologie zwischen natürlichem Graphit und künstlicher Tinte besteht darin, dass natürlicher Graphit unterschiedliche Partikelgrößen und eine breite Partikelgrößenverteilung aufweist. Unbehandelter Naturgraphit kann nicht direkt als negatives Elektrodenmaterial verwendet werden. Es muss nach einer Reihe von Prozessen verarbeitet werden. Künstlicher Graphit ist jedoch konsistenter in Morphologie und Partikelgrößenverteilung; Es wird allgemein angenommen, dass Naturgraphit eine hohe Kapazität, eine hohe Verdichtungsdichte und einen relativ günstigen Preis hat, aber aufgrund unterschiedlicher Partikelgrößen gibt es viele Oberflächendefekte, die nicht mit Elektrolyten kompatibel sind. Die Kompatibilität von Graphit ist relativ schlecht, und es gibt viele Nebenreaktionen; während künstlicher Graphit ausgewogenere Eigenschaften, eine gute Zyklusleistung, eine bessere Kompatibilität mit dem Elektrolyten und einen höheren Preis aufweist.

Bei Materialien für negative Elektroden hört man oft den Begriff des Orientierungsgrades, den sogenannten OI-Wert. Seine Größe wirkt sich direkt auf die Elektrolytinfiltration der negativen Elektrode, die Impedanz der Oberfläche und die Hochgeschwindigkeits-Lade-Entladeleistung aus. Ausdehnung während des Radfahrens.
Orientierungsgrad = I(004)/I(110), der aus XRD-Daten berechnet werden kann.

Mit der Abnahme des Orientierungsgrades wird die Fähigkeit zum Laden mit hoher Rate allmählich verbessert und erreicht einen stabilen Wert.

Darüber hinaus hat auch die Morphologie der Graphit-Negativelektrode einen großen Einfluss auf die Batterieleistung. Der Kontakt zwischen sphärischen Graphitpartikeln ist offensichtlich nicht so gut wie der von unregelmäßigen Graphitpartikeln, daher wird auch die Impedanz größer sein, was für das Materialdesign wichtig ist. In einer Richtung vergrößert das Anpassen der Teilchengröße und das Sicherstellen des Oberflächenkontakts zwischen den Teilchen die Kontaktfläche und verringert den Kontaktwiderstand, wodurch der Zweck der Verringerung der Polarisation erreicht wird.

Der Beschichtungszustand des Materials selbst beeinflusst auch die Leistung der negativen Elektrode. Im Allgemeinen werden einige amorphe Kohlenstoffmaterialien beschichtet, um die Grenzflächenimpedanz der negativen Elektrode zu verbessern und die Niedertemperatur- und Zyklusleistung zu verbessern.

Mit zunehmender Energiedichte der Batterie nähert sich der Kapazitätsnutzungsgrad der negativen Graphitelektrode allmählich dem theoretischen Wert, und die Verdichtung wird immer höher, was eine entsprechende Verbesserung der Stabilität der negativen Graphitelektrode erfordert. Verunreinigungen und Beschichtungen sind nach wie vor gängige Behandlungsmethoden. Nach der Modifizierung können die Struktur und der Oberflächenzustand der Graphitanode während des Zyklus geschützt werden, was die Stabilität des Zyklus verbessert. Darüber hinaus kann die Einführung von metallischen und nichtmetallischen Elementen auch die Leistung der negativen Elektrode erheblich verbessern.

Dieses Mal führe ich hauptsächlich einige Grundkenntnisse der negativen Elektrode ein. Der nächste Artikel wird hauptsächlich die Erkennung von Parametern im Zusammenhang mit der negativen Elektrode vorstellen, also bleiben Sie dran. "