LTO資料構(gòu)造零應(yīng)變被以為是比碳更安全、壽數(shù)更長(zhǎng)的負(fù)極資料??墒窍嗤娜藷o(wú)完人,物無(wú)完物,鈦酸鋰負(fù)極鋰離子電池在充放電及貯存過(guò)程中因?yàn)樗?,雜質(zhì),界面反響等很容易發(fā)生氣脹,200ppm及500ppm水分致使的電池脹大率分別為16%和33%,隨著水分含量的增加,電池的產(chǎn)氣量不斷增加。在初次化成中,通常石墨電極中的水在電位1.2V鄰近分化,而LTO電極中吸收的水分在化成后可能照舊存在,首要是其LTO的作業(yè)電位高于1.3V,殘留的水與電解液中的PF6-反響生成POF3,POF3化學(xué)催化了碳酸酯分化,進(jìn)而產(chǎn)生了CO2,這是氣脹的首要?dú)怏w來(lái)源。

那么怎么處理LTO的氣脹疑問(wèn)呢?

自己以為L(zhǎng)TO負(fù)極資料注定是一個(gè)小眾化和一個(gè)過(guò)渡性的商品,在將來(lái)的發(fā)展中不會(huì)像炭負(fù)極相同得到十分大規(guī)模的運(yùn)用。

.硅基資料SiC、SiO

因?yàn)殡姵丶寄艿某掷m(xù)發(fā)展和各種運(yùn)用如消費(fèi)類電池,動(dòng)力電池越來(lái)越高的能量密度需要,亟需高能量密度正負(fù)極資料。

負(fù)極資料關(guān)于能量密度的提高

Si在代替石墨用作鋰離子電池負(fù)極資料是十分有潛力的,而且地球儲(chǔ)量豐厚(占地球表層的25.8%)。在已知的鋰離子電池負(fù)極資猜中,硅具有最高的理論比容量(Li22Si5,4200mAh/g)實(shí)踐容量低于4000mAh/g,而石墨的理論比容量?jī)H為372mAh/g。

別高興太早,本來(lái)這類資料仍然是“物無(wú)完物”,電池網(wǎng)最大的疑問(wèn)即是負(fù)極的充放電脹大無(wú)法得到有用的操控。充放電后晶格體積脹大達(dá)到了相同驚人的360%,而石墨負(fù)極脹大最大為10%左右。

極片脹大后致使負(fù)極粉化掉料,資料之間的粘結(jié)性變差,負(fù)極表面SEI重復(fù)損壞和成長(zhǎng),耗費(fèi)很多電解液,生成不斷增加的副反響,終究致使循環(huán)功能直線降低。

那么處理辦法是什么呢?將Si納米化、慵懶緩沖以及表面包覆技能相結(jié)合。

第一種,硅碳復(fù)合負(fù)極資料

選用核殼構(gòu)造,經(jīng)過(guò)以球形人工或許天然石墨為基底,在石墨表面釘扎一層Si納米顆粒,再在其表面包覆一層無(wú)定形碳或石墨烯。

碳包覆機(jī)理在于:Si的體積脹大由石墨和無(wú)定形包覆層一起承擔(dān),防止負(fù)極資料在嵌脫鋰過(guò)程因無(wú)窮的體積變化和應(yīng)力而粉化。碳包覆的作用是:

此外從別的資料的配合上,開發(fā)適宜的粘結(jié)劑來(lái)堅(jiān)持電極構(gòu)造的完整性,開發(fā)適宜的電解液系統(tǒng)來(lái)樹立安穩(wěn)的固液界面。

第二種,SiO復(fù)合資料

SiO是納米Si均勻地渙散到無(wú)定形的SiO2中構(gòu)成的納米復(fù)合資料,SiO的容量來(lái)自于渙散在SiO2里面的納米Si顆粒。SiO負(fù)極資料的比容量為2400 mAh/g,實(shí)踐可逆容量在1500mAh/g以上,而且其循環(huán)和脹大功能也優(yōu)于SiC契合資料。

硅復(fù)合資料另一個(gè)通病即是初次功率太低,通常不到80%,遠(yuǎn)低于石墨類負(fù)極資料。所以如今鋰電池廠商運(yùn)用中只能和石墨混合運(yùn)用,增加量在10%以下。如此可將負(fù)極初次功率提高至挨近90%,可逆容量在600mAh/g左右,據(jù)悉Tesla如今所用負(fù)極資料為SiO混合石墨系統(tǒng)。

4.Sn基復(fù)合資料

Sn類似于Si資料,都具有十分高的儲(chǔ)鋰容量,但因?yàn)槠渥陨肀惧X較高,對(duì)其進(jìn)行包覆處理的均一性難度較大。自己以為與Si資料相比不具有優(yōu)勢(shì)。


 
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