《3锂离子电池负极材料与应用简介-20160312.》.pdf

锂离子电池负极材料介绍 ——杉杉科技 技术支持中心 阳海鹰 主要内容 一、负极概述 二、负极材料介绍 中间相石墨简介 天然石墨简介 人造石墨简介 三 、影响石墨电化学性能的一些因素 一、负极概述—锂离子电池碳负极要求 自锂离子电池商品化以来，研究的负极有以下几种： 已在工业上得到应用的锂离子电池碳负极材料应符合以下要求： ①在锂离子的嵌入反应中自由能变化小 ——决定材料的电性能 ②锂离子在负极的固态结构中有高的扩散率 ——决定电液的浸润性及锂离子传导扩散 ③高度可逆的嵌入反应 ——决定效率 ④有良好的电导率 ——决定内阻 ⑤热力学上稳定同时与电解质不发生反应。 ——决定安全性 。 一、负极概述—石墨的两种晶体结构 （（aa ）） （（bb ）） (a)六方形结构（ABAB…方式） （b）菱形结构（ABCABC…方式） 石墨的两种晶体结构方式 石墨有两种晶形：2H （六角形)结构和3R （菱形)结构，六角形结构按ABAB……方式 堆砌而成,为稳定结构，菱形结构按ABCABC……方式堆砌而成,为亚稳定结构 理想石墨的层间距为0.3354 nm （锂插入石墨层间后，层间距增大到0.3706nm ），层 与层之间以范德华力结合； 一、负极概述—石墨化过程 石墨化过程中墨片分子的堆积情况 碳化过程中也发生石墨化过程，但是此时的石墨晶体很小，因此不认为是石墨化过 程； 石墨化过程一般是指在碳化过程以后继续进行的热处理过程，温度通常在2000℃以 上； 在石墨化过程中，随石墨化程度的提高，碳材料的密度逐渐增加，而对于孔隙的数目 而言则是逐渐减少。孔结构同样有开孔和闭孔两种。随石墨化程度增加，闭孔的相对 含量较低，而开孔的相对含量升高。 一、负极概述—石墨的插锂特性 （１）插锂电位低且平坦，可为锂离子提供高的、平稳的工作电压，大部分插锂容 量分布在-0.20V～0V之间（vs.Li/Li+ ）； （２）插锂容量高，LiC6的理论容量为372mAh/g； （３）与有机溶液相容能力差，易发生溶剂共插入现象，从而降低插锂性能。 锂的插入反应 一般是从菱形位置 （即端面，Z字型 面和扶椅型面）进 行，因为锂从完整 的墨片基面是无法 穿过的。但是如果 基面存在缺陷结构 诸如微孔等，也可 以经基面进行插锂。 一、负极概述——石墨的储锂机理 1、从充放电曲线可以看出