¿Por qué los materiales de cátodo de grafito son apropiados para baterías de litio?

La batería de iones de litio se refiere a un sistema de batería secundaria en el que dos compuestos de litio diferentes pueden incrustarse y desintegrarse reversiblemente como polos positivo y negativo de la batería de iones de litio. Durante la carga, el ión de litio se desprende del polo positivo y se incrusta en el cátodo a través del electrolito y el diafragma; El proceso de descarga es diferente. El ión de litio se desprende del cátodo y se incrusta en el polo positivo a través del electrolito y el diafragma.

El cátodo de la batería de iones de litio está hecho del material activo del cátodo, los adhesivos y los aditivos mezclaron el adhesivo de pasta uniformemente en ambos lados de la lámina de cobre, después de secar, enrollar.

La ventaja del grafito como material del cátodo.

El grafito son alótropos de carbono, ambos están estrechamente relacionados. El grafito es la forma más estable de elemento de carbono (el diamante es una especie de alótropos metaestables del carbono, aunque su dureza es mucho mayor que la del grafito, es la sustancia más dura de la naturaleza, pero su estabilidad es menor que la del grafito).

El término grafito del griego "graphein", el material es resistente a altas temperaturas, resistencia a la corrosión, buena conductividad eléctrica, conductividad térmica y propiedades químicas estables, y es más liviano que el aluminio. Además de los materiales de ánodo para baterías de iones de litio, el grafito de alta calidad también se puede utilizar para celdas de combustible, celdas solares, semiconductores, diodos emisores de luz (leds), así como diferentes dominios como reactores nucleares.

En general, el grafito con alta conductividad eléctrica, la estructura en capas en un pequeño cambio de volumen, antes y después de la alta capacidad intercalada de litio y las ventajas del bit bajo de la electricidad de litio incorporada, se ha convertido en la corriente principal de materiales de cátodos de baterías de iones de litio comerciales.

El acceso del grafito

Para el grafito en una de dos formas: una es el mineral natural, la segunda es la síntesis de alquitrán de hulla. Y la batería de iones de litio que utiliza material de grafito suele estar hecha de 55% de grafito y 45% de la preparación de baja pureza de grafito natural para conciliar.

Los fabricantes alguna vez popularizaron el grafito sintético, porque la homogeneidad y pureza del grafito sintético es superior al grafito natural. Ahora no es lo mismo, la aplicación de métodos modernos de purificación química hacen que el tratamiento térmico pueda obtener un 99,9% de pureza del grafito natural. Síntesis, por el contrario, la pureza del grafito fue del 99%, y el primero es más popular.

En comparación con el grafito sintético, el grafito en escamas natural purificado tiene una mayor cristalinidad, muestra una mejor conductividad eléctrica y conductividad térmica. Además, se espera que el grafito natural reduzca el costo de producción de la batería de iones de litio, al mismo tiempo, aún puede obtener el mismo o incluso más excelente rendimiento de la batería.

Se puede esperar que se reemplace un grafito sintético, el futuro pertenece al grafito natural y al grafeno sintetizados a partir de grafito natural, más baratos y más respetuosos con el medio ambiente, más.

El mecanismo intercalado-li del grafito

El grafito tiene buena conductividad eléctrica, alto grado de cristalización, tiene una buena estructura de capa, muy adecuado para iones de litio incrustados repetidamente, es actualmente la tecnología más utilizada y más madura de materiales de cátodo. Iones de litio incrustados después de las capas de grafito, forman el LixC6 combinado de li intercalado (0 x 1 o menos o menos), la capacidad teórica es 372 mAh / g (x = 1), reactivo como: xLi ++ 6 c + xe - -> LixC6

El ion de litio incrustado entre la capa de grafito y el modo de acumulación de capa cambió de ABAB a AAAA, como se muestra en la figura siguiente.

Modificación de grafito

Debido al espaciamiento de la capa de grafito (d 0.34 nm o menos) menor que el espaciado de la capa de cristal de los compuestos de grafito LixC6 intercalado-li (0.37 nm), que en el proceso de carga y descarga, el espaciado de la capa de grafito cambia, fácil de causar una capa de grafito en escamas , pulverización, ocurrirá iones de litio y moléculas de solvente orgánico común, capa de grafito incrustado y descomposición del solvente orgánico, que afectan el rendimiento del ciclo celular.

Mediante la modificación del grafito, como en el carbono, la oxidación de la superficie del grafito, la pirólisis del polímero de recubrimiento para formar el grafito compuesto con estructura de núcleo-carcasa, puede mejorar el rendimiento de carga y descarga del grafito y mejorar la capacidad específica.

Otros materiales de ánodo

En la actualidad, los materiales del ánodo de grafito son la corriente principal de la batería de iones de litio comercial, su capacidad teórica de 372 mAh / g, en el mercado con un mejor rendimiento de los materiales del ánodo de grafito han podido alcanzar 360 mAh / g, la capacidad g tiende gradualmente para limitar el valor. Aunque el grafito como material del cátodo tiene una baja capacidad de g, como la desventaja de la desviación de circularidad, pero con un alto rendimiento de costo de la clase de materiales del ánodo de grafito, no será reemplazado inmediatamente por nuevos materiales, las razones específicas son las siguientes:

La nueva tecnología de materiales de cátodo no está madura, también necesita mucho tiempo para mejorar el rendimiento;

El precio de los nuevos materiales del ánodo es más alto, la ventaja del precio del ánodo de grafito es obvia;

Los materiales del ánodo deben coincidir con los materiales del ánodo, el electrolito y el uso, y en la actualidad el material del ánodo de capacidad específica es generalmente bajo.

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