各锂离子电池负极材料的主要物化指标是什么

各锂离子电池负极材料的主要物化指标是什么,第1张

其实不光扣电,全电池注液后也会有电压,只是电压值微小,约0.3V左右,原因在于正负极在电解液中发生了类似离子交换反应,在电极/电解液界面存在离子吸附、交换或转移反应,相应的,为了维持电路系统电荷平衡,回路产生相等电子,造成正负极间的电势差,这个电压值与电极、隔膜、电解液性质有关,主要取决于电极;

严格地说,不同SOC下,伴随着电池充放电的进行,锂离子由电极材料晶格中嵌入或脱出,会有一个阳离子重排和相变的过程,比如钴酸锂过充时发生结构坍塌,晶格释氧造成安全问题,一般来说,这种严重的或轻微的晶格变化是我们不想看到的,因为这理论上会影响电池的稳定性和循环寿命,但却是客观存在的;

目前负极主要以碳材料为主,理化指标为粒径、比表面积、pH值、振实密度、压实密度、石墨化度、灰分、首次效率、克容量、倍率、循环容量保持率等;

电解液是有保质期的,一般不能超过半年,另外就是隔离氧、水等,禁止置于高温或暴晒处,轻拿轻放,勿倒置,尽量使用钢瓶包装等。理化指标主要有电导率、浓度、密度、熔沸点、闪点、蒸汽压等,需要针对不同设计要求来选择不同的电解液体系;

晶格结构——XRD——电极晶格结构、结晶度影响电池容量和内阻等发挥,

形貌和能谱分析——SEM——与电极反应动力学相关,

粒径分析——激光粒度仪——通常认为粒径小缩短离子扩散距离,

pH测试——pH计——与材料加工性能有关,

振实密度——粉末振实密度仪——影响容量大小,

压实密度——影响电池容量、循环及锂离子利用率,

比表面积——氮吸附比表面测试仪——与电池反应活性及副反应有关,

克容量、首次效率、倍率、循环、高低温性能等指标——充放电测试——电化学性能指标。

比表面积=S/V,如果是立方体的话,就是1/a;是球体的话,就和1/R成正比。它和物体一些效率方面的性质有关,例如,对无机物,比表面积大的渗透的效率就越高,或者吸附能力就高(如活性炭);对于细胞,比表面积小了(就是细胞太大了),细胞核对细胞的控制力就小了,细胞质对整个细胞运输物质的效率就低了,所以就导致细胞的分裂,即一般细胞是有极限大小的;对于纳米级的物质,也就是比表面积到特别大的时候,物质出现了与宏观表现不相同的表现,如银到了纳米级变成了黑色,碳成了纳米管强度就比钢还优越等等。

SEM:材料的表面形貌,形貌特征。配合EDX可以获得材料的元素组成信息

TEM:材料的表面形貌,结晶性。配合EDX可以获得材料的元素组成

FTIR:主要用于测试高分子有机材料,确定不同高分子键的存在,确定材料的结构。如单键,双键等等

Raman:通过测定转动能及和振动能及,用来测定材料的结构。

CV:CV曲线可以测试得到很多信息,比如所需电沉积电压,电流,以及半导体行业可以得到直流偏压

EIS:EIS就是电化学交流阻抗谱测试可以得到电极电位,阻抗信息,从而模拟出系统内在串联电阻,并联电阻和电容相关信息

BET:主要是测试材料比表面积的,可以得到材料的比表面积信息。

XRD:主要是测试材料的物性,晶型的。高级的XRD还可以测试材料不同晶型的组分。

质谱:主要用于鉴定材料的化学成分,包括液相质谱,气象质谱


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