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球形石墨及锂离子电池负极材料

返回列表 来源:深圳市海扬粉体科技有限公司 发布日期:20-01-24

自20世纪70年代末期首次提出“摇椅式”电池概念,锂离子电池凭借高比容量、高工作电压、循环寿命长、自放电率小和无记忆效应等优点获得迅猛发展。锂离子电池负极材料根据化学组成可划分为碳负极材料和非碳负极材料,碳负极材料又分为石墨类碳材料和非石墨类碳材料两大类。目前,商业化的负极材料为占据高端锂离子电池市场的人造石墨和应用在中低端锂离子电池市场的天然石墨。石墨材料的结晶度较高,导电性好具有良好的层状结构,适合于锂离子可逆地嵌入和脱出,表现出良好的循环性能,且嵌、脱锂反应发生在0.25  - OV( vs Li/Li+),具有平坦的充放电平台,可与提供锂源的正极材料LiC002, LiMn204等匹配,组成的电池平均输出电压高,是目前商业化最成熟的锂离子电1池负极材料。

但是天然鳞片石墨负极材料也存在以下不足:①对电解液敏感,与电解液的相容性不好,在充放电过程中容易发生溶剂共嵌入,降低嵌锂能力,尤其是在PC基电解液中。,②石墨的层间结合能仅为16.7 kJ/mol,在充放电过程中,石墨结构反复地膨胀和收缩,石墨片层容易产生剥离,电化学循环稳定性不够好。③石墨的层间距小,Li、在石墨尉的扩散速率小( - 10-12CII12/S数量级),大电流充放电性能不理想,无法满足动力电源对于功率特性的要求。④首次充放电过程中,不可逆容量损失较大。

根据以上不足,对天然石墨负极材料提出了改性方法,对石墨进行球形化就是改妊方法之一。炭材料的颗粒大小与其充放电性能有较大的关系,一般采用球磨的方法粉碎石墨。采用不同的球磨方式及工艺条件可以得到颗粒粒径、堆积密度、比表面积及微晶缺陷密度等具有显著差异的石墨材料。机械研磨的主要目的是通过研磨获得振实密度高的类球状石墨材料,以满足高比容量的要求。

天然鳞片石墨微粉进行球形化处理的过程为:在高速气流和转子的冲击下,石墨微粉由于受粒子之间的相互碰撞、摩擦和剪切等作用快速卷曲、成球、密实。丝酵形化处理后研究发现:鳞片石墨微粉长径比变小,球形度系数有了很大提高,各向异性的影响减小;同时粒度分布变窄,松装密度和振实密度也大幅度提高。

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