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高能量密度長壽命鋰電池的負極材料選擇策略?

鋰電網訊:雖然高容量的Si負極材料的應用逐漸普及,但石墨負極憑借著優異的電化學性能仍然是目前主流的鋰離子電池負極材料。在充電過程中Li+從正極脫出經過電解液擴散到負極表面嵌入到石墨負極內部,放電的過程則正好相反,石墨材料的嵌鋰電位與nba賽事競猜平臺Li接近,這一方面能夠有效的提高鋰離子電池的電壓,從而提高能量密度,但是另一方面也導致目前常規的碳酸酯類電解液會在石墨負極表面發生還原分解,從而導致活性Li的消耗,眾多的研究表明電解液在負極表面的分解是造成鋰離子電池容量衰降的重要原因,因此石墨負極材料的選擇對于提升鋰電池的壽命特性具有重要的意義。

日前,加拿大橡樹嶺歐洲國家測試室的Chengyu Mao(一原做者)和Zhijia Du(通訊網原做者)等等淺析了6款趨勢的人工和天然水石墨裝修資料在NCM811鋰電瓶的循壞性能方面的影響力,淺析意味著比外面積更小的裝修資料可能能夠 越來越高的第一時間庫倫速度,然而在長期性的循壞中也展示好些。

實驗中Chengyu Mao以來自加拿大Targray公司的NCM811三元材料為正極,六款石墨負極分別是來自ConcoPhillips公司的A12、GrafTech公司的APS19、昭和電工的SCMG-BH、日立化成的MAGE和MAGE3和Superior公司的SLC 1520T(六種材料信息如下表所示)。

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圖一為為哪幾種石墨素材的形貌,從圖內要看見SCMG-BH、MAGE和MAGE3素材根本上展現出為“馬鈴薯”形,A12和APS19則展現出條狀構造的,SLC 1520T素材更親近圓形構造的,外層特別潤滑,往往SLC 1520T也賺取了世界最大的比外層積(如上表已知)。

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石墨晶胞厚度需要借助粉末的橫截面圖榮獲,從該圖會看出SCMG-BH裝修資料的石墨晶胞厚度粉末較大,原因鈦電極拋光液更很容易在石墨晶胞片的外緣轉化,對此晶胞粉末更小的SCMG-BH裝修資料會以至于大量的鈦電極拋光液轉化,然而進而引發電池的庫倫學習效率稍低,并干擾鋰正離子電池的反復的年限。

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圖一為為6種負極原板材在扣式蓄電池中以C/3功率充放的不不可逆轉轉轉功率,從圖例可以看到了絕對多數數石墨的不不可逆轉轉轉功率都可以實現350mAh/g以內,僅昭和技工的SCMG-BH原板材的不不可逆轉轉轉功率為322mAh/g。

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石墨負極在首屆嵌鋰全歷程中的發生變化電勢的拉低,電解設備液會在石墨負極外面的發生工業制硝酸,從而石墨的比外面積會對鋰電池的首屆充蓄電池充電庫倫有工作工作效率行成為顯著的影向,下面的圖為NCM811裝修文件與不相同的石墨負極組合成的全鋰電池(硬包裝)的化成全歷程充蓄電池充電的身材曲線,NCM811裝修文件在首屆充蓄電池充電中的數量充分利用如下圖如下表如下,進來比外面積較小的日立化成的MAGE裝修文件的首屆有工作工作效率很高,做到了86.1%,前者是SLC 1520T,而首屆庫倫有工作工作效率評均的為MAGE3裝修文件,僅為82.2%,這也和將高達4.97m2/g的大比外面積業內。?

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下面為通過一種差異石墨負極的電池充值的巡環曲線方程(3.0-4.2V,C/3充值C/3尖端放電),要為會加快電池充值的衰降,我在每晚充值中還參與半個個3幾一小時的恒壓的過程 中,從圖示就能得到3個幾一小時的恒壓的過程 中的參與可使鋰鐵離子電池充值的衰限速度小臭會加快,在路過300次巡環后僅有MAGE和SLC 1520T原料的電池充值儲存量穩定率超越80%,MAGE3和SCMG-BH原料的電池充值巡環性能指標最爛,最早以達到人類壽命結束。而通過差異負極的電池充值也體現出了差異的衰降屬性,如通過A12和APS19原料的電池充值在巡環200次日后,衰限速度展開會加快,而MAGE3和SCMG-BH原料則在成長期展示了更加迅速的衰限速度,一同從下表我們公司還就能要留意到通過MAGE3和SCMG-BH電池充值的初使儲存量也得比一些原料的電池充值更低,這也常見是會因為這這兩種原料相對比較較低的化成庫倫速率形成的。為了能介紹幾類不相同負極的鋰陰離子存儲量動力電池組在無限反復法中的衰降研究進展,創作者將無限反復法后的存儲量動力電池組通過認識剖,分為 -極分開設計制作了扣式存儲量動力電池組,從如圖是c也能遇到無限反復法后的正極不單存儲量經常出現了了有效的大大減少,功率效能也都經常出現了了很深的降底,而再看負極(如圖是d)再經歷過無限反復法后不可逆轉存儲量僅發現了少少的大大減少(底于3%),是功率效能為政者降底,無限反復法后的SCMG-BH、A12和MAGE3涂料在高功率下存儲量相對性較低。

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方便分折進而引發正負極極材質退化后功率能力減退的主觀原因,小說作家還運用討論會電位差配對的方法步驟對扣式鋰電實行了分折,該圖為與有所差異負極材質配對的NCM811材質扣式鋰電的討論會電位差配對圖,從圖示公司應該特別留意到不斷巡環后的NCM811材質不光在高頻率區的一款 半圓,沒有中頻區存在了了一大款 新的半圓,這應該是不斷巡環后的NCM811材質存在了了對過慢的電勢量交易全過程,列舉應該在NCM811粒狀表面能引致了新的相,才能引致電勢量交易電位差配對增多。

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下面的圖為化成后的負極和再重復法法法后的負極做的扣式半容量蓄電板的座談會特性抗阻匹配圖譜,對應于于正極,負極的特性抗阻匹配對比小,是是由于再重復法法法后的全容量蓄電板電壓表內阻增大比效多的是是由于正極特性抗阻匹配的增大。但會的不同的負極再重復法法法后的座談會特性抗阻匹配轉變又不同樣,A12、SCMG-BH和MAGE3的原建材再重復法法法后特性抗阻匹配可以說增長,這最一般是和她比效大的對比平數使得電解法設備液比效多的可降解關與,這也使得了大規模的活力Li耗損,以此使得這些的原建材的全容量蓄電板的再重復法法法機械性能指標良好,而再重復法法法機械性能指標很不錯的MAGE和SLC 1520T的原建材在再重復法法法后特性抗阻匹配增大也對應對比少,這最一般關鍵在于這兩類的原建材較小比外觀可以減少了電解法設備液的可降解。

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右圖為那種負極村料的比外表上積、首屆熱錯誤率和負極顆粒物圖片尺寸與全鋰電池的余量實現率彼此的關聯,從下圖能遇到比外表上積輕柔的的MAGE和SLC 1520T村料不斷首屆庫倫熱錯誤率至高,在暫時循環系統法中也呈現出了至高的余量實現率,而比外表上積很大的MAGE3和APS19村料則呈現出了較低的首屆庫倫熱錯誤率和偏弱的循環系統法性能指標。

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總的來講石墨負極的比接觸面談談其庫倫效應和繼續巡環的安全可靠性享有至關極為重要的不良影響,比接觸面更小的食材也能削減鈦電極液的降解,而使增加鋰手機動力電池的首個庫倫效應和繼續巡環的安全可靠性,這樣談談對生命周期基本特征追求較高的鋰正離子手機動力電池因該抉擇比接觸面積較小的石墨食材。

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