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锂离子电池石墨类负极材料发布日期 是2009-10-30,实施日期是2010-5-1。
多了,铝壳,钢壳,塑料,软包…… 当然,一般都是钢壳
锂电池负极材料大体分为以下几种: 第一种是碳负极材料: 目前已经实际用于锂离子电池的负极材料基本上都是碳素材料,如人工石墨、天然石墨、中间相碳微球、石油焦、碳纤维、热解树脂碳等。 第二种是锡基负极材料...
锂电池里的材料很多。我简单给你说下吧: 1、正极:正极材料(钴酸锂、锰酸锂、三元材料)+导电剂(乙炔黑)+粘合剂(PVDF)+集流体(铝箔) 2、负极:石墨+导电剂(乙炔黑)...
改性天然鳞片石墨锂离子电池负极材料的研究_吴其修
第 42 卷第 17期 2014 年 9月 广 州 化 工 GuangzhouChemical Industry Vol. 42 No.17 Sep.2014 改性天然鳞片石墨锂离子电池负极材料的研究 吴其修 1,2 ,李佳坤 1,2 ,刘明东 1,2 ,陈 平 1,2 ,赵 娟 3 ( 1 湛江市聚鑫新 能源有限公司 ,广东 湛江 524024; 2 广东东岛新 能源有限公司 , 广东 湛江 524024; 3 广东海洋大学,广东 湛江 524088) 摘 要:对粒径为 12 μm的天然鳞片石墨进行表面碳包覆改性 ,并对包覆前后样品的微观结构和电化学性能进行了研究 。 结果表明 :包覆改性提高了天然石墨的振实密度 、表面形貌和电化学性能 ,在 0. 1 C、0. 2 C、0. 5 C、1 C、2 C、5 C和 10 C倍率 下,对 应 的 可 逆 容 量 分 别 为 368. 6 mAh
包覆天然石墨作锂离子电池负极材料的研究
X衍射和电镜扫描显示通过沥青包覆天然鳞片石墨能在天然鳞片石墨表面包覆了一层完整和均匀的膜。天然石墨经沥青包覆改性后,不可逆容量损失从125.2mAh/g减少到32.5mAh/g;初始库仑效率达到93%;比容量从290.8mAh/g提高到365.3mAh/g;100次循环后的容量保持率从55.4%提高到93.86%。电化学性能显示沥青包覆石墨材料的最佳烧结温度为850℃,沥青最佳含量为11%wt。
锂离子电池石墨类负极材料水分测定仪,锂电池水分测定仪,自动微量水分测定仪符合GB/T 24533-2009 锂离子电池石墨类负极材料的水分测试标准,且符合GB/T 7600、GB/T 6283、SH/T 0246、SH/T 0255等方法标准要求。采用卡尔费休(库伦)法测定性质不同的液体中微量水分的含量。具有测量精度高、速度快、测定数据稳定可靠等优点,广泛应用于石油、化工、电力、环保、医药等部门。可快速测定醇类、油类、脂类、醚类、酯类、酸类、烷类、苯类、胺类、有机溶剂、农药、酚类、药原料等化工、石油、制药、农药等产品的水分含量。
XFWS-V20锂电池水分测定仪技术参数:
1 滴定方式:微处理机控制滴定。
2 电解电流输出:0~400mA自动控制。
3 显示系统:7寸彩色大屏幕触摸屏。
4 测量范围:0ug~100mg[0.0001%(1ppm)—100%]
5 分辨率/灵敏阈:0.1ugH2O。
6 准确度:10ug~1mgH2O为±3ug,1mgH2O以上,为0.3%(不含进样误差)。
7 功率消耗:小于100W。
8 使用环境:温度5℃~40℃,湿度小于85%。
9 电源:AC220V±10% 50Hz±2.5Hz。
仪器特点:
1 结构紧凑,造型美观,操作方便,无标识按键,界面友好。
2 测试速度快、重复性好,测试同步显示过程曲线,实验过程更直观
3 使用电解液空白电流补偿,平衡点漂移补偿来修正测量结果。
4 软件调节搅拌转速,可在0~9之间选择,直接从界面输入数字调整搅拌速度
5 采用高速微电脑芯片控制,7寸大屏彩色液晶、触摸屏显示。
6 自动或手动打印机实验结果,方便备案存档。36个字符,汉字输出
7能对低含量样品进行微量分析,灵敏度高。
8友好的人机对话,具有触摸屏方式的人机交互式界面。
9显示时钟(年、月、日、时、分、秒),掉电保持。
10多种公式选择,自动更换显示单位(ug、mg/L、ppm、%)可记忆
编者按
人造石墨的制备需要经过“破碎、造粒、石墨化、筛分”四个大工序和和许多小小工序,其中的造粒和石墨化两个环节都有很高的技术壁垒,并不是简简单单的烧结就可以了。
作为锂离子电池企业而言,其本身是不烧结材料的,材料是从原材料厂商处购买得来的。如果把锂离子电池企业比作一个厨师,那负极材料就是一个硬菜,如何把这个硬菜做好,是广大锂电企业工程师们的主要责任,而这个硬菜本身材质的好坏,就需要考量种菜师傅的能力了,这些种菜师傅们就是负极材料厂商了。
1. 人造石墨的生产工艺
人们往往觉得负极材料的制造很简单,只需要把原材料往烧结炉里一扔,升高温度烧结就可以了,殊不知这种认识是很肤浅的。人造石墨的制备需要经过“破碎、造粒、石墨化、筛分”四个大工序和和许多小小工序,其中的造粒和石墨化两个环节都有很高的技术壁垒,并不是简简单单的烧结就可以了。下面从人造石墨的原材料开始讲起:
人造石墨的骨料分为煤系、石油系以及煤和石油混合系三大类。其中煤系针状焦、石油系针状焦以及石油焦应用最广,就目前市场而言,高端负极采用针状焦作为原材料,中低端负极采用价格便宜的石油焦作为原料;沥青则作为粘结剂起到将不同粒子粘结到一起的作用。
上图为某高端负极厂商的人造石墨生产工序图,首先是预处理工序,根据产品的需要,将石墨原料和沥青按照不同比例混合,然后进行气流磨粉,磨好的原材料进入造粒工序,其中,造粒工序又分为热解和球磨筛选工序,造粒的大小、分布、形貌等将直接影响着负极材料的性能,这在以前的专题中涉及过,在此不再详述。
热解工序就是一个梯度加热以及搅拌的过程,可以的到中间产物,球磨筛选工序是一个机械球磨的过程,将大颗粒磨的更小,此时的产品进入石墨化工序,根据需要烧结到不同的温度,得到不同石墨化程度的产品,最后进行球磨筛分,中间还有很多小工序,各个厂家各有不同,在此不在赘述。
石墨化是把待制品置于石墨化炉内保护介质中加热到高温,使六角碳原子平面网格从二维空间的无序重叠转变为三维空间的有序重叠,且具有石墨结构的高温热处理过程,从上图中可以看出,随着烧结温度的提高,石墨结构的缺陷越来越少,石墨化程度也越来越高,但在实际生产过程中,温度的分布往往是不均匀的,这就需要在设备上去想办法让温度的分布更加均匀一些,使得整个材料的受热更加均匀,提高产品的纯度。
2. 天然石墨的生产工艺
大的步骤也是破碎、造粒、石墨化、筛分这四个主要工序,由于天然石墨存在缺陷,所以还必须进行球形化处理、除磁性物质、表面包覆等步骤,也是为了提高天然石墨的物理性能以及电化学性能。
随着技术的发展,以天然石墨为原料的人造石墨的生产也在同时进行,毕竟我国地大物博,天然石墨储量丰富,但目前而言仍然存在着较大的问题,工艺路线以及相关技术仍在发展之中。
3. 中间相碳微球(MCMB)的生产工艺
沥青类化合物热处理时,发生热缩聚反应生成具有各向异性的中间相小球体,把中间相小球从沥青母体中分离出来形成的微米级球形碳材料就称为中间相炭微球。
它是一种球形颗粒,它能够紧密堆积而形成高密度电极;具有较低的表面积,减少了在充放电过程中发生的副反应;内部晶体结构呈径向排列,意味着其表面存在许多暴露着的石墨晶体边缘,从而使其能够大电流密度充放电,在功率型以及快充型锂离子电池上的到了广泛应用。
4. 其他石墨材料生产工艺
软碳:俗称易石墨化碳材料,在2000℃以下可石墨化的无定型碳材料,结晶度低,层间距大,首次放电不可逆容量高,无明显电压平台,可通过石油焦、针状焦烧结而成;
硬碳:俗称难石墨化碳材料,在3000℃以上也难以石墨化,一般树脂碳材料、乙炔黑等物质,其层间距合适,在充放电过程中无明显膨胀,具有很好的充放电性能,在日本已经得到了广泛应用。
随着负极生产工艺的进步,已经有厂家可以在人造石墨的表面包覆软碳或者硬碳材料,这样既保证了人造石墨充放电的高容量,也使得材料本身具有了大倍率充放电能能力和良好的高低温性能,但成本也会相应高一些。
小结:本文简单介绍了人造石墨、天然石墨、中间相碳微球的生产步骤和工艺,每个企业都有自己独有的技术和生产工艺,相信随着技术的进步,更多高容量、高性能的负极材料也会慢慢的研发和批量生产出来,整个锂离子电池行业也会随之进步。至此,负极材料系列到此为止,希望广大锂电同仁们可以提出宝贵意见,以促进行业的共同发展。
锂离子电池具有一系列优点,在学术界和产业界受到了极大的关注。作为锂离子电池传统的负极材料,石墨的安全性能不高、能量和功率密度较低,限制了其在电动汽车和储能等领域的进一步应用,因此,对于锂离子电池负极材料的研制,人们已把目光投向了大倍率、高安全性的负极材料。在本项目中,为了设计和合成可应用于高功率锂离子电池的锡钛基负极材料,首先分别对锡基负极材料和钛基负极材料进行了系统地研究,通过设计制备一系列锡基和钛基负极材料,深入探究了其制备方法、微观结构和形貌,以及电化学性能之间内在联系的规律性。基于以上研究结果,结合锡基和钛基材料各自可以互补的优缺点,成功设计和合成了几类锡钛基负极材料,如具有独特一维和三维纳米结构的材料。利用X射线粉末衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、电感耦合等离子发射光谱(ICP)、氮气吸附(BET)、差示扫描量热仪(DSC)和热重分析(TG)等分析手段对合成材料的物化性能,包括组成成分、热力学性能、比表面积、孔隙率、孔径分布、微观结构和形貌等进行了详细研究。将合成材料作为负极材料应用在锂离子电池中进行性能评估,考察其快速充放电能力和循环稳定性;利用循环伏安(CV)测试分析锂离子在电极材料中的嵌入/脱出反应和扩散行为;采用交流阻抗测试(EIS)考察电极材料中电荷迁移动力学行为以及充放电过程中材料与电解液间的界面反应。揭示了电极材料组分、微观结构和形貌对于倍率和循环性能的影响规律,找到可适用于高功率锂离子电池负极材料的微观结构体系,构建了有望用于高功率锂离子电池的锡钛基负极材料,比如:通过水解沉积及辅助热处理,得到了核壳结构锡钛基负极材料,电池性能测试表明在高达2000 mA g-1的电流密度下循环1000次后,放电比容量仍然可达到377 mAh g-1,显示了优异的高倍率和循环稳定性能,有望作为新型负极材料应用于高功率锂离子电池中。