1. 首页
  2. 资讯
  3. 技术
  4. 石墨负极的绝地反击:中空碳微球高性能负极材料

石墨负极的绝地反击:中空碳微球高性能负极材料

锂粉制备技术

石墨负极材料是目前锂离子电池最常用的负极材料,在锂离子电池充电的过程中,可与Li+反应生成LiC6的化合物,其理论比容量为372mAh/g,目前容量最高的石墨负极材料实际比容量为360mAh/g,已经接近理论容量,而大多数石墨负极材料容量多为300mAh/g。

随着锂离子电池比能量的逐步提高,传统的石墨负极材料,如天然石墨、人造石墨,已经无法满足高比能锂离子电池的需要,因此众多高容量负极材料被陆续开发出来,当然石墨材料也没有坐以待毙,多种改性技术被开发出来,其中最有效,也是最吸引关注的当属“氮掺杂石墨技术”和“介孔碳技术”,这两种改性方法在大幅提高石墨材料比容量的基础上,并未降低材料的循环性能,因此具有良好的应用前景。

近日北京理工大学的Xinyang Yue等人基于介孔碳技术开发了一种微孔-介孔中空碳微球锂离子电池负极材料,该材料的比表面积高达396m2/g,该材料不仅具有高容量特性,并且具有良好的循环性能,在2.5A/g的电流密度下,循环1000次仍然保持530mAh/g的比容量。该材料的倍率性能也十分让人震惊,在60A/g的电流密度下(约为100C),该材料比容量仍然可达180mAh/g。

石墨负极的绝地反击:中空碳微球高性能负极材料

研究中Xinyang Yue利用370nm硅微球作为模板,多巴胺作为碳源,PEO-PPO-PEO (P123)作为孔形成介质,在400℃下Ar保护焙烧3h,然后800℃下焙烧3h,最后利用20%的HF在中空碳微球的表面腐蚀出微孔,并除去材料中的硅模板。最后经过清洗和真空干燥后,就获得了微孔-介孔中空碳微球材料。

在SEM照片中该材料为直径约为400nm均匀分散的微球,表面呈现出由于HF腐蚀所形成的微孔,TEM显微镜,则观察到了该材料的中空结构。电化学测试发现,该材料在0.5A/g的电流密度下,可以获得624mAh/g的电流密度,这要远高于石墨材料372mAh/g的理论比容量,额外的容量主要是由材料的缺陷产生的。但是该材料的不可逆容量较高,达到了1081mAh/g,这主要是由于材料巨大的比表面使得在形成SEI膜的过程中电解液分解较多,消耗较多Li造成的。

石墨负极的绝地反击:中空碳微球高性能负极材料

虽然该材料的首次不可逆容量较高,但是该材料具有良好的循环性能。该材料的首次放电容量为646mAh/g,循环50次容量下降到502mAh/g,但是随后比容量开始回升,循环400次容量为563mAh/g,循环1000次容量仍可达500mAh/g以上。

该材料表现最为亮眼的是倍率性能,在1 A/ g,2.5 A /g,5 A /g,10 A/ g,20 A /g,40 A/ g和60 A /g的电流密度下,该材料的比容量分别达到了495 mAh/g, 382 mAh/g,301.3 mAh/g,254.4 mAh/g,206.5 mAh/g,190.7 mAh/g和189.3 mAh/g,表现出了良好的倍率性能,非常适合应用在高功率锂离子电池上。

目前该材料最大的问题是制备成本过高,振实密度偏低,难以商业化应用,而材料的首次不可逆容量过高的问题,可以通过负极补锂等技术进行解决。目前该方法还仅仅停留在实验室水平,还需要进一步研究,降低成本,提高材料的性能。

来源:锂粉制备技术

返回第一电动网首页 >

2

特斯拉给Grohmann员工加薪30%,生产成本再增高
新能源车持续升温,碳酸锂价格预期打开
充电难+负债经营,新能源车发展难题怎么破?
壳牌准备收购一家充电桩公司,石油公司要如何做新能源?
奔驰E63 AMG与特斯拉Model S P100D互飚:零百加速谁更快?
法雷奥成功获准收购汽车传动技术企业德国FTE集团
比亚迪与微软合作:打造智能生态链
宝马Connect+新增多项功能,与微软合作Skype for Business
2017泰达论坛媒体沙龙会在京召开 20余家主流媒体共策产业发展
星恒电源全面发力,加速开拓新能源汽车市场
江淮新能源频获采购大单,300台iEV6E交付潮人用车
砥砺前行 共谱“传祺”向世界发出中国最强音
华域汽车与麦格纳设合资公司,深耕电驱动系统
精进电动与一汽集团签订战略合作协议
沃尔沃Polestar独立成全新的电动高性能汽车品牌
曙光股份:子公司丹东黄海汽车收到新能源车相关政府补贴9000万元
美国司法部也开始调查神户制钢事件
通用将于2018年在纽约州首次测试L4级自动驾驶汽车
通用本周五关闭最后一条生产线 澳大利亚再无汽车制造业
沃尔沃Polestar独立成全新的电动高性能汽车品牌,比特斯拉有激情更豪华
下一篇

重度雾霾来袭 不要“蓝瘦” 来北方瑞腾领空气净化器

重度雾霾来袭 不要“蓝瘦” 来北方瑞腾领空气净化器


第三方登录
纯净阅读
意见反馈

反馈和建议 在线回复

第一电动网
Hello world!