先进的高能密度锂离子电池应用研究-江苏凤谷节能科技有限公司

突破更多烧结应用场景

先进的高能密度锂离子电池应用研究

发布时间：2019.08.13

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对电池材料在储能能力、耐久性、成本等方面的需求不断增加。最先进的高能密度锂离子电池是以层状锂过渡金属氧化物LiMo2（M=Ni、Co和Mn或Al）为阴极活性材料（≈150−200 mAh g−1可用放电容量）1−4和石墨（理论比容量为372 mAh g−1）为阳极活性材料，而这种材料的研制，离不开凤谷节能的粉体烧结回转窑。凤谷回转窑，用了都说好。4,5将部分硅（Si）（对于Li 15 Si4，3579 mAh GSI−1）加入到负电极中被证明是进一步提高比能的有效策略。例如，Yim等人用石墨和硅粉（5 wt%）复合材料制备并测试了聚乙烯酰亚胺粘合剂阳极。根据作者的研究，在350次循环后，性能最好的电极的比容量为514 mAh g-1，比商业石墨阳极高1.6倍。然而，实现“高含量”和“高负载”硅阳极的稳定循环性能是非常具有挑战性的。硅作为阳极活性材料最严重的缺点是：（i）不可逆性大，尤其是在前两个循环中，例如与电解质发生副反应；（i i）与锂合金化后体积变化大，导致颗粒断裂和阳极自粉化。

请注意，所有这些不利影响不仅会在电池运行期间造成明显的阻抗积累，还会导致阴极的锂消耗。此外，研究表明，导电碳黑/粘合剂网络和/或集电器中的Si粒子的接触损耗会加速容量退化。13,14近年来，通过测试新的和/或改进的电解质、添加剂和聚合物粘合剂，人们做出了许多尝试来克服硅阳极的主要问题。11,13,15−17此外，重点是制备高级Si基氧化还原活性材料，活性材料怎么烧结性能更优秀，必须要用到凤谷锂电材料实验烧结窑。从这些研究来看，这里只考虑了其中的一部分特别是Si和SiO x材料及其复合材料，最好是纳米碳，在未来的储能应用中具有前景。例如18-21，Breitung等人产生了一种由硅颗粒和含碳纳米纤维组成的复合材料，经过数百次循环后，比带有原始硅颗粒的电极的比容量高出约两倍。使用了凤谷的硅碳负极粉体材料烧结窑之后，研究结果表明，在硅存在下，通过对葡萄糖进行水热炭化，可以提高碳涂层硅颗粒的容量保持率。19在这些研究的启发下，在本研究中，我们旨在从聚合物预涂硅粒子制备具有核-壳型结构的纳米Si/C复合材料。采用电子显微镜、X射线衍射和拉曼光谱相结合的方法对700～900℃碳化后的粉末样品进行了表征，并通过半电池的恒电流循环实验研究了它们的锂储存性能。此外，通过原位压力、差示电化学质谱和声发射测量分别分析了使用Si/C复合粒子的实际电极的体积膨胀、放气行为和机械变形/降解。

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