負(fù)極材料的密度會直接影響到電池的體積能量密度。對于同一種材料,其壓實密度越大,體積能量密度也越高,因此標(biāo)準(zhǔn)中對各項密度的下限值均做出了要求(表5)。其中,不同石墨材料的真密度范圍相同,均為2.20~2.26g/cm3,這是因為它們從本質(zhì)上講都是碳材料,只是微結(jié)構(gòu)不同而已。另外,由于Li4Ti5O12的初始電導(dǎo)率較低,通常需要通過碳包覆來提升電池的倍率性能,但與此同時,相應(yīng)的振實密度有所下降(表5)。2.5負(fù)極材料的比表面積表面積分為外表面積和內(nèi)表面積,材料的比表面積是指單位質(zhì)量的總面積。理想的非孔材料只有外鋰電池負(fù)極材料好不好?高質(zhì)量鋰電池負(fù)極材料私人定做
2.6負(fù)極材料對pH和水分的要求粉體材料中含有的微量水分可由卡爾·費休庫侖滴定儀測定。其基本原理為:試樣中的水可與碘和二氧化硫在有機堿和甲醇的條件下發(fā)生反應(yīng)(H2O+I2+SO2+CH3OH+3RN—→[RHN]SO4CH3+2[RHN]I),其中的碘是通過電化學(xué)方法氧化電解槽而產(chǎn)生的(2I?—→I2+2e?),產(chǎn)生碘的量與通過電解池的電量成正比,因此通過記錄電解池所消耗的電量就可求得水含量。負(fù)極材料的pH和水分對材料的穩(wěn)定性和制漿工藝有重要影響。對于石墨而言,其pH通常在中性左右(4~9),而Li4Ti5O12則呈堿性(9.5~11.5),具有一定的殘堿度(表7)。這主要是因為在正規(guī)鋰電池負(fù)極材料電話鋰電池負(fù)極材料有哪些?
件有很重要的意義。但考慮電池在長久使用后會產(chǎn)生不可逆的物流老化等現(xiàn)象及實際使用過程中電池包有受到擠壓等風(fēng)險、目前未大規(guī)模量產(chǎn)使用。轉(zhuǎn)化型負(fù)極材料轉(zhuǎn)化型負(fù)極材料其空間結(jié)構(gòu)中沒有供鋰離子嵌入和脫出的位置,不符合傳統(tǒng)的鋰離子嵌脫機制,且在室溫下與鋰的反應(yīng)曾被認(rèn)為是不可逆的。直至業(yè)界幾種過渡金屬氧化物被發(fā)現(xiàn)具有很高的可逆放電容量,此材料才逐漸引起研究者們的關(guān)注。目前*停留在實驗室狀態(tài)、還處于測試對比與分析論證階段;
表1列出了我國在近十幾年發(fā)布的鋰離子電池負(fù)極材料的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),其中國家標(biāo)準(zhǔn)3項,行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項。從類別上看,涉及的負(fù)極產(chǎn)品有3項,測試方法1項。石墨是首先得到商業(yè)化應(yīng)用的負(fù)極材料,因此GB/T24533—2009《鋰離子電池石墨類負(fù)極材料》是項負(fù)極標(biāo)準(zhǔn)。隨后,少量的鈦酸鋰也進入了市場,相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YS/T825—2012《鈦酸鋰》和國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T30836—2014《鋰離子電池用鈦酸鋰及其碳復(fù)合負(fù)極材料》也先后推出?!朵囯x子電池石墨類負(fù)極材料》將石墨分為天然石墨、中間相碳微球人造石墨、針狀焦人造石墨、石油焦人造石墨和復(fù)合石墨,每一類又根據(jù)其電化學(xué)性能(充放電比容量和庫侖效率)分鋰電負(fù)極材料技術(shù)解析。
我國在《中國制造2025》中建議加快發(fā)展下一代鋰離子動力電池,并提出了動力電池單體能量密度中期達到300W·h/kg,遠(yuǎn)期達到400W·h/kg的目標(biāo)。針對這一要求,對于負(fù)極材料而言,石墨的實際容量已接近其理論極限,需要開發(fā)具有更高能量密度且兼顧其它指標(biāo)的新材料。其中,硅碳負(fù)極能夠?qū)⑻疾牧系膶?dǎo)電性和硅材料的高容量結(jié)合在一起,被認(rèn)為是下一代鋰離子電池負(fù)極材料,因此相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)也正在起草(表2)。鋰電池負(fù)極材料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范2.1鋰離子電池對負(fù)極材料的要求負(fù)極材料作為鋰離子電池的部件,在應(yīng)用時通常需要滿足以下條件:①嵌鋰電位低且平穩(wěn),以保證較高的輸出電壓;鋰電池負(fù)極材料對環(huán)境有害嗎?正規(guī)鋰電池負(fù)極材料生產(chǎn)
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②允許較多的鋰離子可逆脫嵌,比容量較高;③在充放電過程中結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定,具有較長的循環(huán)壽命;④較高的電子電導(dǎo)率、離子電導(dǎo)率和低的電荷轉(zhuǎn)移電阻,以保證較小的電壓極化和良好的倍率性能;⑤能夠與電解液形成穩(wěn)定的固體電解質(zhì)膜,保證較高的庫侖效率;⑥制備工藝簡單,易于產(chǎn)業(yè)化,價格便宜;⑦環(huán)境友好,在材料的生產(chǎn)和實際使用過程中不會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染;⑧資源豐富等。30多年來,雖然不斷有新型鋰離子電池負(fù)極材料被報道出來,但是真正能夠獲得商業(yè)化應(yīng)用的卻寥寥無幾,主要是因為很少有材料能兼顧以上條件。例如,雖然金屬氧化物、硫化物和氮化物等以轉(zhuǎn)化反應(yīng)為機理的材料具有較高的比容量,但是它們在嵌鋰過程中平臺電位高、極化嚴(yán)重、體積變化大、難以形成穩(wěn)定的SEI且成本高等問題使之不能真正獲得實際應(yīng)用。高質(zhì)量鋰電池負(fù)極材料私人定做