¿Cuál es el compromiso entre el voltaje negativo del delitio y la capacidad reversible?

Estrictamente hablando, el compromiso entre la relación de masa y el voltaje no incluye los metales de litio. Voltaje de funcionamiento de metal de litio 0 V, capacidad teórica 3862 mAh / g, la capacidad real está determinada por la tasa de utilización de sustancias activas.

¿Por qué comprometerse? En general, el candidato de electrodo negativo actual (excluyendo el litio metálico) tiene una característica básica de que cuanto mayor es la capacidad del material del electrodo activo, mayor es la plataforma de voltaje de delitio (o valor promedio). Por ejemplo, el potencial medio de delitio de los materiales de carbono de grafito es de 0,15 V. La capacidad real es de 350 mAh / g; El potencial medio de delitio del electrodo negativo de Sn es de 0,5 V y la capacidad teórica es de 990 mAh / g; El potencial medio de delitio del electrodo negativo de Si es de 0,45 V y la capacidad teórica es de 4200 mAh / g. La capacidad real disponible de Sn y Si aún es incierta y, en última instancia, está determinada por las condiciones de uso.

La densidad de energía y las características específicas de la batería están determinadas por el producto del voltaje operativo promedio (diferencia de voltaje positivo y negativo) y la capacidad específica de masa (o capacidad volumétrica). Al reemplazar materiales a base de carbono con Si o Sn, es un factor importante a considerar si el aumento en la capacidad específica de la batería puede compensar la reducción del voltaje de operación de la batería. Un ejemplo simple muestra que si el fosfato de hierro y litio es positivo, su voltaje de operación se mide en 3.45 V y su capacidad se mide en 160mAh / g; Cuando se combina con carbono de grafito (en 0,15 V, 350 mAh / g de capacidad real), el fosfato de hierro y litio 1G coincide con 0,457 g de carbono de grafito, con una relación de energía teórica total de la batería de (3,45-0,15) V * 160 mAh / 1,457 g = 362,3 mWh / G.

El fosfato de hierro de litio 1G coincide con el electrodo negativo de Si, que se calcula según 0,45 V y 4200 mAh / g. La energía específica total de la batería combinada es (3,45-0,45) V * 160 mAh / 1,038 g = 462 mWh / g. Obviamente, después de reemplazar el negativo de carbono de grafito con el electrodo negativo de Si, el aumento de capacidad puede compensar el impacto de la disminución del voltaje de la batería causado por el aumento del voltaje del delitio. Por supuesto, esta es una consideración teórica porque la capacidad real del polo negativo de Si no puede alcanzar su valor teórico. Suponiendo que la capacidad real del electrodo negativo de Si es P, para satisfacer la condición de que la energía específica total de la batería es mayor que 362,3 mWh / g, la relación satisfecha es

Por supuesto, la fórmula anterior todavía está un poco simplificada, sin considerar la relación entre el voltaje negativo de Si y la capacidad, pero puede explicar el propósito que estamos discutiendo actualmente. El cálculo de la P disponible es de al menos 492,5 mAh / g. En otras palabras, la capacidad real del polo negativo de Si es superior a 492,5 mAh / g para garantizar que la relación de masa de toda la batería no se deteriore (en comparación con el sistema de ferrofosfato de litio / carbón de grafito). El desarrollo de materiales negativos compuestos de C-Si de alta capacidad también puede basarse en la discusión anterior. En términos generales, la capacidad de la parte de Si del electrodo negativo compuesto de C-Si en aplicaciones prácticas no puede ser inferior a 492,5 mAh / g, de lo contrario no tiene sentido.

Este es el compromiso entre el aumento del voltaje del delitio del electrodo negativo y el aumento de la capacidad reversible. Debido a que existe una relación de compromiso entre estos dos parámetros, el titanato y el nitruro de litio se ignoran directamente aquí porque las plataformas de voltaje de los dos son realmente altas y no se pueden tolerar.

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