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石墨等锂离子电池负极材料比表面积的测试影响因素研究

2020.10.21

锂离子电池由正极、负极、隔膜和电解液组成,正负极浸润在电解液中,在充电过程中,负极接受锂离子的嵌入,放电过程中,实现锂离子的脱出。负极材料对电池的容量和循环性能有着决定性作用,根据嵌锂机理,通常将锂离子电池负极材料分为嵌入型、合金型和转化反应型[1]。

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与其他碳材料相比,石墨类材料在反应过程中具有较低的嵌锂电位,同时生成的插锂层间化合物代替金属锂负极,从而避免了金属锂枝晶的沉积,因此安全性得以显著提高,且石墨材料来源广泛、价格便宜,是较早应用的负极材料,也是目前主流的锂离子电池负极材料。


在液态锂离子电池的首次充放电过程中,电极材料与电解液在固液相界面上发生反应,形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层。这种钝化层是Li+的优良导体,Li+可以经过该钝化层自由地嵌入和脱出,因此被称为“固体电解质界面膜”简称SEI膜。

SEI膜的形成消耗了部分锂离子,使得首次充放电不可逆容量增加,降低了电极材料的充放电效率。负极材料比表面积大小会影响SEI膜的生成,从而影响锂离子电池的性能。本文以石墨为例,探究影响锂离子电池负极材料比表面积的因素。


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GB/T 24533-2019锂离子电池石墨类负极材料[2]”、“GB/T 38824-2020 软炭[3]”、GB/T30836-2014锂离子电池用钛酸锂及其炭复合负极材料[4]”、《“硅碳”和“球形石墨”国家标准征求意见稿》等,都规定了作为锂离子负极材料的比表面积范围,详见附录。

参考文献(均可点击下载!)

[1]杨文涛微纳多孔硅/碳复合材料的制备及作为锂离子电池负极材料性能研究


[2]GB/T24533-2019.锂离子电池石墨类负极材料[S].

[3]GB/T 38824-2020.软炭[S].


[4]GB/T30836-2014.锂离子电池用钛酸锂及其炭复合负极材料[S].


[5]GB/T19587-2017.气体吸附BET法测定固态物质比表面积[S].

[6]近藤精一,石川达雄,安部郁夫.吸附科学[M].原著第二版.化学工业出版社,2005:20.


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