Disección y prueba de baterías de litio.

La batería de iones de litio es una nueva generación de baterías ecológicas de alta energía con un rendimiento excelente, que se ha convertido en uno de los puntos clave del desarrollo de alta tecnología. Con el rápido desarrollo de vehículos de nueva energía, los materiales de las baterías de litio se beneficiarán por completo. La batería de litio tiene un rendimiento superior, una amplia aplicación y amplias perspectivas. Las baterías de litio tienen una alta densidad de energía, un ciclo de vida prolongado, una baja tasa de autodescarga, sin efecto memoria y protección ambiental verde. Los vehículos de nueva energía de China se desarrollarán rápidamente durante el período del decimotercer plan quinquenal, que impulsará el rápido crecimiento de los materiales de las baterías de litio.

La detección de Jinjian puede proporcionar una prueba SEM de material de electrodo de batería de litio, medición de tamaño de partícula, preparación de muestra de pulido de iones de argón de material de batería de litio, proporcionar una buena plataforma de prueba de I + D para la industria de material de electrodo de batería de litio, promover el desarrollo de la industria de batería de litio y responder a la El estado apoya la convocatoria de nuevas energías.

Las baterías de iones de litio tienen las siguientes características: alto voltaje, alta capacidad, bajo consumo, sin efecto memoria, sin contaminación, pequeño volumen, pequeña resistencia interna, menos autodescarga y más ciclos. Debido a las características anteriores, las baterías de iones de litio se han aplicado a muchos campos civiles y militares, como teléfonos móviles, computadoras portátiles, cámaras de video y cámaras digitales.

Los principales materiales constituyentes de la batería de iones de litio incluyen un electrolito, un separador, un material positivo y negativo, y similares. El material del electrodo positivo ocupa una gran proporción (la relación de masa de los materiales positivos y negativos es de 3: 1 a 4: 1), porque el rendimiento del material del electrodo positivo afecta directamente el rendimiento de la batería de iones de litio y el costo directamente determina el costo de la batería. En medio de los electrodos positivo y negativo está el electrolito y el diafragma de la batería.

Materiales comunes de cátodos de baterías de litio: cobaltato de litio, manganato de litio, fosfato de hierro y litio, niquelato de litio, ternario, fase rica en litio, silicato de hierro y litio, fosfato de litio y manganeso, sulfato de litio y hierro.

Materiales de ánodo de batería de litio comunes: Entre los cuatro materiales principales de las baterías de litio, la tecnología de los materiales de ánodo es relativamente madura. Los materiales del ánodo de la batería de litio se dividen generalmente en dos categorías: materiales de carbono y materiales que no son de carbono. Entre ellos, los materiales de carbono se dividen en grafito y carbono amorfo, como grafito natural, grafito artificial, microesferas de carbono en mesofase, carbono blando (como coque) y algo de carbono duro; otros materiales de ánodos que no son de carbono son nitruro, materiales a base de silicio, materiales a base de estaño, materiales a base de titanio, materiales de aleación y similares.

Caso 1: Material de cátodo - Prueba SEM:

Caso 2: Morfología de la superficie por microscopía electrónica de barrido del fosfato de hierro y litio:

Diagrama de efecto SEM de la pieza polar de material de batería de litio recubierto con fosfato de hierro y litio después del pulido con iones de argón:

Caso 3: Identificación de sección transversal de iones de argón pulido anatómico material de la batería de litio pieza polar grafito artificial y grafito natural (inspección de grafito)

En los últimos 20 años de desarrollo de baterías de iones de litio, los círculos teóricos y académicos no han realizado un análisis en profundidad de los métodos de identificación de materiales de ánodo de carbono (grafito) para baterías de iones de litio: grafito natural y materiales de ánodo de grafito artificial, y han definido claramente los métodos de identificación y determinación científicas. La industria ha experimentado el límite poco claro entre el grafito natural y los materiales de ánodo de grafito artificial, y el mercado mixto ha afectado en gran medida el uso racional y eficaz de los materiales.

El material del ánodo de grafito natural está hecho de grafito cristalino escamoso natural, que se obtiene por pulverización, esferoidización, clasificación, purificación, tratamiento superficial, etc., y su alta cristalinidad se forma naturalmente. El material del ánodo de grafito artificial se obtiene calcinando carbono fácilmente grafitizable como coque de petróleo, coque de aguja, coque de brea, etc. a una cierta temperatura, seguido de pulverización, clasificación, grafitización a alta temperatura y alta cristalinidad se forma por grafitización a alta temperatura. de. Es precisamente debido a la diferencia esencial entre los dos materiales en las materias primas y el proceso de preparación que existen diferencias significativas en la morfología microscópica, la estructura cristalina, el rendimiento electroquímico y las propiedades de procesamiento. Con el fin de unificar estándares, distinguir científicamente y determinar correctamente los materiales de ánodo de grafito natural y artificial, se explorará, se verificará repetidamente y se aplicarán métodos científicos prácticos después de años de investigación:

1. Diferencias en la morfología microscópica entre el grafito natural y los materiales de ánodo de grafito artificial - Análisis de perfil SEM

2. Diferencia de la estructura cristalina entre el grafito natural y los materiales de ánodo de grafito artificial: método de difracción de rayos X

3. Diferencia en el grado de desorden (ID / IG) entre el grafito natural y los materiales de ánodo de grafito artificial - espectroscopia Raman

Comparación de grafito natural y grafito artificial:

En la actualidad, los materiales de los electrodos negativos se componen principalmente de grafito natural y grafito artificial, y los dos tipos de grafito tienen ventajas y desventajas. El grafito natural tiene una alta capacidad, un proceso simple y un precio bajo, pero la absorción de líquidos y el rendimiento de la circulación son deficientes; el proceso de grafito artificial es más complicado y caro, pero el ciclo y el rendimiento de seguridad son mejores. A través de la mejora técnica de varios medios, ambos materiales del ánodo de grafito pueden 'fortalecerse y evitarse cortos', pero por el momento, el grafito artificial tiene ciertas ventajas en las baterías de potencia.

Diferencias en la morfología microscópica de materiales anódicos de grafito natural y grafito artificial —— Análisis de perfil SEM

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En la microestructura, el grafito natural es una estructura en capas, y su sección transversal SEM retiene la estructura en capas del grafito en escamas, y hay un gran número de huecos entre las estructuras en escamas; mientras que el material del ánodo de grafito artificial es coque y mesofase en grafito de alta temperatura. Durante el proceso, la estructura cristalina se reorganiza de acuerdo con la estructura ABAB, y la polimerización se contrae, y el interior es denso y sin costuras.

(1) Vista en sección de SEM: la sección transversal de SEM del material del electrodo negativo de grafito natural que no ha sido sometido a grafitización a alta temperatura tiene huecos entre las estructuras en forma de hoja, y la vista en sección de SEM del material de electrodo negativo de grafito artificial es denso y sin fisuras.

(2) Comparación de materiales de ánodo de grafito natural y materiales negativos de grafito artificial tratados por grafitización a alta temperatura (2400-3300 ° C) (diferentes tipos de compuestos naturales y artificiales para la descripción)

Perfil SEM: El perfil SEM del material de ánodo de grafito natural puro tratado por grafitización a alta temperatura tiene huecos entre las estructuras de la hoja. El perfil SEM del material del ánodo de grafito artificial puro es denso y sin costuras, y el grafito compuesto se trata mediante grafitización a alta temperatura. En la vista en sección transversal SEM del material del electrodo negativo, el espacio entre la estructura en forma de hoja de grafito natural y la estructura densa del grafito artificial coexisten.

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