硬碳材料的结构与储锂机理
低温下,锂在硬碳表面上可分为类金属态锂和离子态锂两种状态。但在240K以上时,这两种状态则无法区分。在硬碳表面,锂的嵌人进程伴随着锂与硬碳的电荷传导直到200mAh/g的锂嵌入,随后锂的嵌入只伴随着很少的电荷传导。在硬碳表面,嵌锂的机理很复杂。第一步首先是类金属态的锂降低了已嵌入锂的排斥力;第二步则由于层间形成的小裂缝中存在一些提高的吸引力使得类金属态的锂可以继续嵌入。第二步的现象与微孔填充很相似。在2nm以下的微孔结构中,硬碳物理吸附气相分子的总量由于表面重叠(微孔填充)而得到增加,所吸附的分子就像是在高压下所表现的状态一样。为了能够吸附类金属态的锂,小于2nm的微孔结构正是我们所需要的。我们可以设想一种层间距为0.523nm的含离子态锂和类金属态锂的碳层,在层间形成的小裂缝中吸附了锂,吸附的锂所承受的吸引力与GLi产生的相同。在这种情况下,硬碳可达到石墨的3倍可逆容量,即900mAh/go。
硬碳可逆比容量比石墨高,一般为500-700 mAh/g。北京销售硬碳
负极指电源中电位(电势)较低的一端。在原电池中,是指起氧化作用的电极,电池反应中写在左边。从物理角度来看,是电路中电子流出的一极。而负极材料,则是指电池中构成负极的原料,目前常见的负极材料有碳负极材料、锡基负极材料、含锂过渡金属氮化物负极材料、合金类负极材料和纳米级负极材料。
负极材料是决定锂离子电池性能的关键因素之一,目前商业化锂离子电池采用的负极材料主要包括:1、石墨类碳材料,分为天然石墨、人造石墨;2、无序碳材料,包括硬碳和软碳;3、钛酸锂材料;4、硅基材料,主要分为碳包覆氧化亚硅复合材料、纳米硅碳复合材料、无定形硅合金。
温州硬碳生产厂家有着硬碳本身的优越性能外,还具有性价比高,耐吸湿性高(易操作)的特点。
虽然硬碳材料具有比容量高、循环性能好等特点,但硬碳材料所存在的电极电位过高,电位滞后(即嵌锂电位小于脱锂电位)以及***循环不可逆容量大等缺点,影响了硬碳材料的实用化进程,至今未能商业化应用。
硬碳材料的结构与储锂机理
由Franklin西提出的任意堆积状硬碳结构模型简单易懂,但很难精确测量出衍射强度。而HidetoAzumaH等言:在1999年提出了由酚醛树脂加热到lioo-c制得的硬碳材料的新结构模型。酚醛树脂在热处理前于160E与10%的六亚甲基二胺进行固化,在此情况下,一个无缺点硬碳单晶的结构长度为2.Inm。在硬碳中没有平行堆积的结构,只有两种层间关系结构:一种是45%含量的1个硬碳单晶中2个单层距离为0.343nm的结构,其标准偏差(2°)为0.09nm;另一种是55%含量的1个硬碳单晶2个单层距离为0.47nm的结构,其20为0.25nm。由于存在微孔,硬碳的平均层间距是0.42nm。
锂电池硬碳负极材料在新能源车领域的应用
负极指电源中电位(电势)较低的一端。在原电池中,是指起氧化作用的电极,电池反应中写在左边。从物理角度来看,是电路中电子流出的一极。而负极材料,则是指电池中构成负极的原料,目前常见的负极材料有碳负极材料、锡基负极材料、含锂过渡金属氮化物负极材料、合金类负极材料和纳米级负极材料。
负极材料是决定锂离子电池性能的关键因素之一,目前商业化锂离子电池采用的负极材料主要包括:1、石墨类碳材料,分为天然石墨、人造石墨;2、无序碳材料,包括硬碳和软碳;3、钛酸锂材料;4、硅基材料,主要分为碳包覆氧化亚硅复合材料、纳米硅碳复合材料、无定形硅合金。
目前已有不少HEV动力锂电池企业在采用硬碳作为负极材料。
近10年来,硬碳已成为科学界研究的热点。硬碳的结构及嵌锂容量与热解所用原料关系很大,目前的探索尚存在一定的随机性。相信随着原料结构与热解硬碳性质之间关系的研究深入,利用分子设计合成一些具有特殊网络结构的高聚物,将是制备嵌锂性能优异的硬碳的一个重要发展方向同样,硬碳的掺杂改性问题也需要进行深入的探讨。进…步解决硬碳作为电极材料尚存在的各种问题,充分发挥硬碳材料在电化学上的性能优势,将对锂离子电池等的发展产生重要影响。
HEV锂电池用硬碳负极材料技术开发成主流。宁波硬碳高质量的选择
果这些石墨烯片随机堆叠并通过边缘碳原子交联,高温下不能石墨化,这种碳则称为硬碳。北京销售硬碳
中国的杉杉科技等企业也在积极开发用于HEV的硬碳负极材料产品并有所成就。据杉杉科技介绍,其硬碳材料产品(HCP)采用推荐的沥青原料,与添加剂混合进行交联处理等工序,前驱体经高温炭化制得具有难石墨化性的硬碳材料。反应机理是:对多组分的沥青芳烃混合物进行交联处理,低分子的芳烃在热化学反应条件下,连接成高分子的稠环聚合体,进一步碳化促进了细孔发达,得到碳平面网格结构的硬碳材料。
技术在线2012年01月31日报道,日本住友电木开发出了用于高输出用途锂离子充电电池负极的硬碳材料(见图2)。该硬碳属于耐热性和阻燃性都很高的苯酚树脂类材料,已经被HEV动力锂电池厂商所采用,将从2012年春季开始在住友电木的子公司秋田住友电木量产。住友电木此次开发的硬碳的晶粒特点是:粒径为数μm,结晶间距离约为4埃(4×10-10m),大于石墨的约3.4埃。凝固后作为负极使用时,便于锂离子进出,在-20℃的低温环境下与石墨相比可将单元电阻降低20~30%。之前,我们并没有听说住友电木在开发负极材料市场,这是一个野心勃勃的新进者。北京销售硬碳
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