锂离子电池材料浅析.ppt

《锂离子电池材料浅析.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、理论培训----锂离子电池材料1、负极材料2、正极材料3、锂电池用粘接剂4、锂电池用隔膜5、锂电池用电液制作：bruin碳负极材料石墨软碳硬碳石墨天然石墨天然鳞片石墨（石墨化程度高）天然土状石墨（石墨化程度低）人造石墨天然鳞片石墨结构呈平面网层结构，层间是通过分子间力结合，在插入和脱出锂离子时易发生膨胀和收缩甚至导致石墨层分层剥落，影响电池的循环寿命；层面是共价键结合较牢固；天然石墨有两种晶形：六方晶形和菱形晶形；菱形晶形的可逆性能比六方晶形好，一般天然石墨含有17%的菱形石墨，通过研磨可将其含量提高的22%理化指标层面间（d002）：为两002晶面间的距离；理想石墨

2、的d002=3.354nm，若人造石墨的d002值越小，说明其结构越接近理想石墨，也就是石墨程度越高；石墨化度（r)：接理想石墨的程度；r=1-PP为石墨结构无序度，可用富兰克林公式计算富兰克林公式：P=(d002-3.354)/(3.44-3.354)=(d002-3.354)/0.086设结构最杂乱的碳材料的d002＝3.44若某石墨的d002＝3.36计算其石墨化度？r＝1－P＝1－（3.36－3.354）/0.086＝0.93=93%碳负极材料的比容量比容量：单位质量的活性物质充电或放电到最大程度时的电量，用mAh/g表示；理想石墨的嵌入锂离子形成LiC6时的

3、理论比容量是372mAh/g其计算方法如下：金属锂电化学比容量是3860mAh/g，锂在原子量为6.94，碳的原子量是12.013860＊6.94/（12.01＊6）＝372mAh/g；对于非理想石墨的理论比容量计算：Q＝372＊r=372*0.93=346；真密度：理想石墨的真密度为2.266g/cm3，其它石墨材料的真密度只接近其值，不能超过，越接近说明其结构越接近理想石墨，其石墨化度越高；比表面积：单位质量颗粒的表面积总和，用m2/g表示；在相同质量下，颗粒越小其比表面积越大；在所有的几何体中球的比表面积最小，因此要得到小的比表面积最好将颗粒加工成球形。在锂离子

4、电池中要求负极材料的比表面积越小越好，因为这样可使形成SEI膜面积少，消耗的锂离子少，不可逆容量损失少，同时产生的气体也少；振实密度：衡量单位体积能装下活性物质的量；越大越好，在单位体积内可使负极活性物质装的很多；D50：要求在18－20微米之间，越小比表面积越大，越难分散，越在影响锂离子的嵌入和脱出速度；天然石墨在电池中的优缺点优点：石墨化度高，理论比容量高；缺点：循环寿命差，要在其表面进行包覆才能使用（沥青，环氧树脂，酚酫树脂等）；人造石墨是目前锂电负极中使用的主要材料；其特点：价格便易，循环性能好，但比容量稍低；生产过程：石油焦—>煅烧（1300℃）—>粉碎—>

5、混捏—>成型—>焙烧—>石墨化（2800℃）—>机械加工—>石墨粉MCMB（中间相碳微球）国内又称CMS，其特点：循环性能好，比容量高，但价格贵；软碳：是经过高温处理能够转化为石墨的无定形碳，石油焦、碳纤维等；其特点：石墨化度低，晶形尺寸小，晶面距大，较石墨能大电池充放电，（可快速充放电）且有耐过充过放的能力，但有电压滞后的现象硬碳：是指难石墨化碳，如乙炔黑、酚醛树脂和环氧树脂裂解的产物；特点：晶面间距相当大，比容量高，循环性能好，但有电压滞后，首次充放电不可逆损失大；正极材料钴酸锂、镍酸锂和尖晶石形的锰酸锂钴酸锂可分为一次粒子（UM钴酸锂）和二次粒子（Seimi钴酸

6、锂，经过二次烧结，结构像葡萄串）特点：电压高、比容量高（理论比容量274mAh/g，实际可达145mAh/g，55%脱嵌）、循环寿命好，易制备，但价格贵；原料：LiCO3或LiOH和Co3O4设备：隧道窑、回转窑和大功率微波炉方法：高温固相反应合成温度：900-950度合成工艺：配料—>混合—>造粒—>烧结—>粉碎—>分级—>检测—>包装理化指标D50：5--10微米，其值越小平台越高，安全性差，且制片时易干浆，难分散；越大则平台低；振实密度：越大越好，在单位空间可装入更多的活性物质，但同时也要考虑到对辊时极片的柔韧性，每种正极材料都有对辊后的体积密度，它是我们控制对

7、辊厚度的最直接依据；比如某种正极材料的对辊体积密度是3.8g/cm3，正极片的面密度是4.2＊0.0001g/cm2，基体厚度为20微米，求对辊厚度？H=4.2＊0.0001/3.8＋20=110.5+20=130.5微米比表面积：越小越好；比表面越大时，在相同的固含量时与其它相比，其浆料越稠，即粘度越大；固含量：浆料中固体占整个浆重量的质量百分数；固含量越高浆料的粘度越大；PH值：不能超过11，太高使正极浆料果冻化；镍酸锂特点：比容量高（理论比容量274mAh/g，实际可达190mAh/g），与钴酸锂相比价格便易；但合成困难，必需在氧气流中反应，且