Là một trong bốn vật liệu chính của pin lithium-ion, vật liệu làm điện cực âm, dung lượng cụ thể và điện áp hoạt động của nó trực tiếp xác định mật độ năng lượng và điện áp hoạt động của pin. Mặc dù vật liệu silicon đang dần được công nghiệp hóa nhưng vật liệu làm điện cực âm chủ đạo hiện nay vẫn là than chì. Vật liệu điện cực âm có thế xen kẽ lithium thấp hơn trong quá trình phản ứng, và hợp chất xen kẽ lithium được tạo ra cùng lúc sẽ thay thế điện cực âm lithium kim loại, do đó tránh được sự lắng đọng của các đuôi gai lithium kim loại, do đó độ an toàn được cải thiện đáng kể. Là chủ đề cuối cùng của bốn vật liệu chính của pin lithium, chúng ta sẽ có những hiểu biết trực quan và có hệ thống về vật liệu graphite thông qua kiến ​​thức cơ bản,

Vật liệu graphit chủ yếu được chia thành graphit nhân tạo và graphit tự nhiên. Than chì nhân tạo có thể được chia thành MCMB (vi hạt mesocarbon), cacbon mềm và cacbon cứng theo các kỹ thuật xử lý khác nhau. Than chì lý tưởng có cấu trúc phân lớp. Tương tự như vòng benzen, các lớp liên kết với nhau bằng liên kết π lớn; nó có một hệ thống tinh thể lục giác loại 2H và một hệ thống tinh thể hình thoi loại 3R.

Đối với graphite lý tưởng, dung lượng lý thuyết của nó là 372mAh / g, nhưng trong quá trình thiết kế pin thực tế, điện cực âm thường vượt quá 5% -10%. Đồng thời, màng SEI được hình thành trong quá trình sạc đầu tiên để bảo vệ bề mặt điện cực âm và ngăn cản quá trình điện phân. Phản ứng tiếp theo giữa chất lỏng và điện cực âm, và chất lượng của màng này sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của pin.

Khi sự xen phủ của ion lithium trong điện cực âm than chì ngày càng sâu (Giai đoạn-4-Giai đoạn-1), màu bề mặt của điện cực âm dần dần thay đổi, từ đen sang xanh đen đến vàng đậm và cuối cùng là vàng vàng, và điện cực âm than chì cũng hoàn thành chuyển đổi C ----- LiC12 ---- LiC6, do đó hoàn thành quá trình sạc.

Sự khác biệt về hình thái giữa than chì tự nhiên và mực nhân tạo là than chì tự nhiên có kích thước hạt khác nhau và phân bố kích thước hạt rộng. Than chì tự nhiên chưa qua xử lý không thể được sử dụng trực tiếp làm vật liệu điện cực âm. Nó cần được xử lý sau một loạt quy trình. Tuy nhiên, graphit nhân tạo nhất quán hơn về hình thái và sự phân bố kích thước hạt; Người ta thường tin rằng graphit tự nhiên có dung lượng lớn, mật độ nén cao và giá thành tương đối rẻ, nhưng do kích thước hạt khác nhau nên có nhiều khuyết tật bề mặt, không tương thích với chất điện ly. Khả năng tương thích của than chì tương đối kém, và có nhiều phản ứng phụ; trong khi graphit nhân tạo có các đặc tính cân bằng hơn, hiệu suất chu trình tốt, khả năng tương thích tốt hơn với chất điện phân và giá thành cao hơn.

Đối với vật liệu làm điện cực âm, chúng ta thường nghe đến khái niệm độ định hướng, nó được gọi là giá trị OI. Kích thước của nó sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến sự xâm nhập chất điện phân của điện cực âm, trở kháng của bề mặt và hiệu suất phóng điện tốc độ cao. Sự giãn nở trong quá trình đạp xe.
Mức độ định hướng = I (004) / I (110), có thể được tính toán từ dữ liệu XRD.

Với việc giảm mức độ định hướng, khả năng sạc tốc độ cao dần được cải thiện, đạt đến giá trị ổn định.

Ngoài ra, hình thái của điện cực âm than chì cũng có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất của pin. Sự tiếp xúc giữa các hạt graphit hình cầu rõ ràng là không tốt bằng các hạt graphit không đều, do đó trở kháng cũng sẽ lớn hơn, điều này rất quan trọng đối với thiết kế vật liệu. Theo một hướng, phù hợp với kích thước hạt và đảm bảo bề mặt tiếp xúc giữa các hạt làm tăng diện tích tiếp xúc và giảm điện trở tiếp xúc, do đó đạt được mục đích giảm phân cực.

Bản thân trạng thái phủ của vật liệu cũng sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất của điện cực âm. Nói chung, một số vật liệu carbon vô định hình được phủ để cải thiện trở kháng bề mặt của điện cực âm và cải thiện nhiệt độ thấp và hiệu suất chu trình.

Khi mật độ năng lượng của pin tăng lên, tỷ lệ sử dụng công suất của điện cực âm than chì đang dần đến gần giá trị lý thuyết, và độ nén sẽ ngày càng cao, điều này đòi hỏi độ ổn định của điện cực âm than chì phải được cải thiện tương ứng. Tạp chất và lớp phủ vẫn là một phương pháp xử lý chủ đạo. Sau khi sửa đổi, cấu trúc và trạng thái bề mặt của cực dương graphit có thể được bảo vệ trong suốt chu trình, giúp tăng cường tính ổn định của chu trình. Ngoài ra, sự ra đời của các nguyên tố kim loại và phi kim loại cũng có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của điện cực âm.

Lần này, tôi chủ yếu giới thiệu một số kiến ​​thức cơ bản về điện cực âm. Bài tiếp theo sẽ chủ yếu giới thiệu cách phát hiện các thông số liên quan đến điện cực âm, các bạn hãy chú ý theo dõi. "