Como uno de los cuatro materiales principales de las baterías de iones de litio, el material del electrodo negativo, su capacidad específica y el voltaje operativo determinan directamente la densidad de energía y el voltaje operativo de la batería. Aunque los materiales de silicio se están industrializando gradualmente, los materiales de electrodos negativos convencionales actuales siguen siendo el grafito. El material del electrodo negativo tiene un potencial de intercalación de litio más bajo durante el proceso de reacción, y el compuesto de intercalación de litio intercalado generado al mismo tiempo reemplaza el electrodo negativo de litio metálico, evitando así la deposición de dendritas de litio metálico, por lo que la seguridad mejora significativamente. Como último tema de los cuatro materiales principales de las baterías de litio, tendremos una comprensión sistemática e intuitiva de los materiales de grafito a través de conocimientos básicos,

Los materiales de grafito se dividen principalmente en grafito artificial y grafito natural. El grafito artificial se puede dividir en MCMB (microesferas de mesocarbono), carbono blando y carbono duro según diferentes técnicas de procesamiento. El grafito ideal tiene una estructura en capas. Similar al anillo de benceno, las capas están conectadas por grandes enlaces π; tiene un sistema de cristal hexagonal de tipo 2H y un sistema de cristal romboédrico de tipo 3R.

Para el grafito ideal, su capacidad teórica es de 372 mAh/g, pero en el proceso real de diseño de la batería, el electrodo negativo suele ser excesivo en un 5 %-10 %. Al mismo tiempo, la película SEI se forma durante el primer proceso de carga para proteger la superficie del electrodo negativo y evitar la electrólisis. La reacción posterior entre el líquido y el electrodo negativo y la calidad de esta película afectarán directamente el rendimiento de la batería.

A medida que la intercalación de iones de litio en el electrodo negativo de grafito se vuelve más y más profunda (Etapa-4-Etapa-1), el color de la superficie del electrodo negativo cambia gradualmente, de negro a azul-negro a amarillo oscuro y finalmente a amarillo dorado, y el electrodo negativo de grafito también completa la transformación C -----LiC12----LiC6, completando así el proceso de carga.

La diferencia en la morfología entre el grafito natural y la tinta artificial es que el grafito natural tiene diferentes tamaños de partículas y una amplia distribución de tamaños de partículas. El grafito natural sin tratar no se puede utilizar directamente como material de electrodo negativo. Necesita ser procesado después de una serie de procesos. Sin embargo, el grafito artificial es más consistente en morfología y distribución de tamaño de partícula; En general, se cree que el grafito natural tiene una alta capacidad, una alta densidad de compactación y un precio relativamente económico, pero debido a los diferentes tamaños de partículas, existen muchos defectos superficiales que no son compatibles con los electrolitos. La compatibilidad del grafito es relativamente pobre y hay muchas reacciones secundarias; mientras que el grafito artificial tiene propiedades más equilibradas, buen rendimiento de ciclo, mejor compatibilidad con electrolitos y precio más alto.

Para materiales de electrodos negativos, a menudo escuchamos el concepto de grado de orientación, que es el llamado valor OI. Su tamaño afectará directamente la infiltración de electrolitos del electrodo negativo, la impedancia de la superficie y el rendimiento de carga y descarga de alta velocidad. Expansión durante el ciclismo.
Grado de orientación=I(004)/I(110), que se puede calcular a partir de datos XRD.

Con la disminución del grado de orientación, la capacidad de carga de alta velocidad mejora gradualmente, alcanzando un valor estable.

Además, la morfología del electrodo negativo de grafito también tiene una gran influencia en el rendimiento de la batería. Obviamente, el contacto entre las partículas de grafito esféricas no es tan bueno como el de las partículas de grafito irregulares, por lo que la impedancia también será mayor, lo que es importante para el diseño del material. En una dirección, hacer coincidir el tamaño de las partículas y asegurar el contacto superficial entre las partículas aumenta el área de contacto y reduce la resistencia de contacto, logrando así el propósito de reducir la polarización.

El estado del revestimiento del material en sí también afectará el rendimiento del electrodo negativo. En general, algunos materiales de carbono amorfo se recubren para mejorar la impedancia de la interfaz del electrodo negativo y mejorar el rendimiento a baja temperatura y del ciclo.

A medida que aumenta la densidad de energía de la batería, la tasa de utilización de la capacidad del electrodo negativo de grafito se acerca gradualmente al valor teórico, y la compactación será cada vez mayor, lo que requiere que se mejore la estabilidad del electrodo negativo de grafito. La impureza y el recubrimiento siguen siendo un método principal de tratamiento. Después de la modificación, la estructura y el estado de la superficie del ánodo de grafito se pueden proteger durante el ciclo, lo que mejora la estabilidad del ciclo. Además, la introducción de elementos metálicos y no metálicos también puede mejorar significativamente el rendimiento del electrodo negativo.

Esta vez, presento principalmente algunos conocimientos básicos de electrodo negativo. El próximo artículo presentará principalmente la detección de parámetros relacionados con electrodos negativos, así que permanezca atento. "