Графитовый анодный материал является одним из наиболее часто используемых анодных материалов в литий-ионных батареях, обладающим высокой плотностью энергии и низкой стоимостью производства. Он в основном состоит из графита, который обладает высокой электропроводностью и хорошей химической стабильностью.
Процесс производства материалов отрицательных электродов на основе чернил включает процессы нанесения покрытия и легирования, в ходе которых могут вводиться другие элементы. По мере увеличения плотности энергии батарей плотность уплотнения становится все выше и выше, а также возрастают требования к стабильности графитовых анодных материалов. Поэтому особенно важно обеспечить качество и производительность продукции, а также эффективно измерять и удалять следы примесей из графитовых анодных материалов.
10 основных показателей эффективности графитовых анодных материалов
Существует множество технических показателей графитовых анодных материалов, которые сложно принять во внимание. В основном они включают удельную поверхность, распределение частиц по размерам, плотность утряски, плотность уплотнения, истинную плотность, удельную емкость первой зарядки и разрядки, первую эффективность и т. д. Кроме того, существуют электрохимические показатели, такие как производительность цикла, производительность, расширение и т. д. .
Удельная площадь поверхности
Относится к площади поверхности на единицу массы объекта. Чем меньше частица, тем больше удельная площадь поверхности.
Отрицательный электрод с мелкими частицами и высокой удельной поверхностью имеет больше каналов и более короткие пути для миграции ионов лития, а производительность лучше. Однако из-за большой площади контакта с электролитом площадь формирования SEI-пленки также велика, и первый КПД также будет ниже. . Обратное верно для крупных частиц, преимуществом которых является более высокая плотность уплотнения.
Удельная поверхность материала графитового отрицательного электрода предпочтительно составляет менее 5 м 2 /г.
Распределение частиц по размерам
Размер частиц графитового анодного материала влияет на его электрохимические характеристики. Размер частиц анодного материала напрямую влияет на плотность материала и удельную поверхность материала.
Размер плотности отвода будет напрямую влиять на объемную плотность энергии материала. Только правильное распределение частиц материала по размерам может максимизировать эксплуатационные характеристики материала.
Плотность крана
Плотность утряски — это измеренная масса на единицу объема, когда вибрация приводит к тому, что порошок появляется в плотно упакованной форме. Это важный показатель для измерения активных веществ. Объем литий-ионных аккумуляторов ограничен. Если плотность отвода высока, масса активного материала на единицу объема велика, а объемная емкость высока.
Плотность уплотнения
Плотность уплотнения в основном относится к полюсному наконечнику, то есть к плотности после прокатки после того, как отрицательный активный материал и связующее вещество были превращены в полюсный наконечник. Плотность уплотнения = поверхностная плотность/(толщина полюсного наконечника после прокатки минус толщина медной фольги).
Истинная плотность
Масса твердого вещества единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии (без учета внутренних пустот).
Производительность цикла
Производительность цикла батареи относится к количеству зарядов и разрядов, которые батарея испытала при определенной системе зарядки и разрядки, когда емкость батареи падает до определенного заданного значения.
Расширение
Существует положительная корреляция между расширением и сроком службы. После расширения отрицательного электрода, во-первых, это приведет к деформации сердечника обмотки, частицы отрицательного электрода образуют микротрещины, пленка SEI разрывается и реорганизуется, расходует электролит, и производительность цикла ухудшается; во-вторых, сепаратор сожмется. Давление на диафрагму сильное, особенно на прямоугольном крае выступа, что может легко вызвать микрокороткие замыкания или осаждение микрометаллического лития во время цикла зарядки и разрядки.
Оцените производительность
Диффузия ионов лития в графитовых анодных материалах имеет сильную направленность, то есть их можно внедрить только перпендикулярно торцу оси C кристалла графита. Материалы отрицательных электродов с мелкими частицами и высокой удельной поверхностью имеют более высокие характеристики. Кроме того, поверхностное сопротивление электрода (обеспечиваемое пленкой SEI) и проводимость электрода также влияют на производительность.