石墨負極材料是鋰離子電池常用的負極材料之一,能量密度高、製造成本低。 它主要由石墨組成,具有高導電性和良好的化學穩定性。
墨水基負極材料的生產過程包括塗覆和摻雜過程,在此過程中可能會引入其他元素。 隨著電池能量密度的提高,壓實密度越來越高,對石墨負極材料的穩定性要求也隨之提高。 因此,確保產品的品質和性能,有效測定和去除石墨負極材料中的微量雜質元素顯得特別重要。
石墨負極材料10大核心性能指標
石墨負極材料的技術指標較多,難以兼顧。 主要包括比表面積、粒徑分佈、振實密度、壓實密度、真密度、首次充放電比容量、首次效率等。此外還有循環性能、倍率性能、膨脹等電化學指標。
比表面積
指物體單位質量的表面積。 顆粒越小,比表面積越大。
顆粒小、比表面積高的負極,鋰離子遷移的通道更多、路徑更短,倍率性能更好。 但由於與電解液的接觸面積較大,形成SEI膜的面積也較大,首次效率也會較低。 。 對於大顆粒則相反,它具有壓實密度較大的優點。
石墨負極材料的比表面積優選小於5m2/g。
粒徑分佈
石墨負極材料的粒徑會影響其電化學性質。 負極材料的粒徑將直接影響材料的振實密度和材料的比表面積。
振實密度的大小將直接影響材料的體積能量密度。 只有合適的材料粒徑分佈才能最大限度地發揮材料的性能。
振實密度
振實密度是當振動導致粉末以緊密堆積的形式出現時每單位體積的測量質量。 它是衡量活性物質的重要指標。 鋰離子電池的體積是有限的。 若振實密度高,則單位體積的活性物質的質量大,體積容量高。
壓實密度
壓實密度主要指極片,是指負極活性物質和黏結劑製成極片後壓延後的密度。 壓實密度=面密度/(壓延後極片厚度減去銅箔厚度)。
真密度
處於絕對緻密狀態(不包括內部空隙)的材料每單位體積固體物質的重量。
循環性能
電池循環性能是指電池在一定的充放電制度下,當電池容量下降到某一規定值時所經歷的充放電次數。
擴張
膨脹和循環壽命之間有正相關關係。 負極膨脹後,首先會導致捲芯變形,負極顆粒形成微裂紋,SEI膜破裂重組,消耗電解液,循環性能惡化; 其次,分離器會受到擠壓。 隔膜上的壓力很大,尤其是極耳的直角邊緣,隨著充放電循環的進行,容易造成微短路或微金屬鋰析出。
評價性能
鋰離子在石墨負極材料中的擴散具有很強的方向性,即只能垂直於石墨晶體C軸端面插入。 顆粒小、比表面積高的負極材料具有更好的倍率性能。 此外,電極表面電阻(SEI膜帶來的)和電極電導率也會影響倍率性能。