Будучи одним із чотирьох основних матеріалів літій-іонних акумуляторів, матеріал негативного електрода, його питома ємність і робоча напруга безпосередньо визначають щільність енергії та робочу напругу акумулятора. Хоча кремнієві матеріали поступово стають індустріалізованими, основними матеріалами для негативних електродів все ще є графіт. Матеріал негативного електрода має нижчий потенціал інтеркаляції літію під час процесу реакції, а інтеркальована сполука інтеркаляції літію, що утворюється в той же час, замінює металевий літієвий негативний електрод, таким чином уникаючи осадження дендритів металевого літію, тому безпека значно покращується. Як остання тема з чотирьох основних матеріалів для літієвих батарей ми матимемо систематичне та інтуїтивне розуміння графітових матеріалів через базові знання,

Графітові матеріали в основному поділяються на штучний графіт і природний графіт. Штучний графіт можна розділити на MCMB (мезокарбонові мікросфери), м’який вуглець і твердий вуглець відповідно до різних технологій обробки. Ідеальний графіт має шарувату структуру. Подібно до бензольного кільця, шари з’єднані великими π-зв’язками; він має гексагональну кристалічну систему типу 2H і ромбоедричну кристалічну систему типу 3R.

Для ідеального графіту його теоретична ємність становить 372 мАг/г, але в процесі фактичного проектування акумулятора негативний електрод, як правило, перевищує 5%-10%. У той же час плівка SEI утворюється під час першого процесу заряджання для захисту поверхні негативного електрода та запобігання електролізу. Подальша реакція між рідиною і негативним електродом, і якість цієї плівки безпосередньо вплинуть на роботу акумулятора.

Оскільки інтеркаляція літієвих іонів у графітовому негативному електроді стає все глибшою (Стадія 4-Стадія 1), колір поверхні негативного електрода поступово змінюється від чорного до синьо-чорного, до темно-жовтого і, нарешті, до золотисто-жовтого, і графітовий негативний електрод також завершує перетворення C -----LiC12----LiC6, таким чином завершуючи процес заряджання.

Різниця в морфології між природним графітом і штучним чорнилом полягає в тому, що природний графіт має різні розміри частинок і широкий розподіл частинок за розміром. Необроблений природний графіт не можна використовувати безпосередньо як матеріал негативного електрода. Його потрібно обробити після ряду процесів. Однак штучний графіт більш узгоджений за морфологією та розподілом частинок за розміром; Зазвичай вважається, що природний графіт має високу ємність, високу щільність ущільнення та відносно низьку ціну, але через різні розміри частинок є багато поверхневих дефектів, які не сумісні з електролітами. Сумісність графіту відносно погана, і є багато побічних реакцій; у той час як штучний графіт має більш збалансовані властивості, хорошу продуктивність циклу, кращу сумісність з електролітом і вищу ціну.

Для матеріалів негативного електрода ми часто чуємо поняття ступеня орієнтації, яке є так званим значенням OI. Його розмір безпосередньо впливатиме на інфільтрацію електроліту негативного електрода, імпеданс поверхні та характеристики високої швидкості заряду та розряду. Розширення під час циклювання.
Ступінь орієнтації=I(004)/I(110), який можна розрахувати за даними XRD.

Зі зменшенням ступеня орієнтації здатність до високошвидкісної зарядки поступово покращується, досягаючи стабільного значення.

Крім того, морфологія графітового негативного електрода також має великий вплив на продуктивність акумулятора. Очевидно, що контакт між сферичними частинками графіту не такий хороший, як контакт із частинками неправильної форми, тому імпеданс також буде більшим, що важливо для дизайну матеріалу. В одному напрямку, відповідність розміру частинок і забезпечення поверхневого контакту між частинками збільшує площу контакту і зменшує контактний опір, тим самим досягаючи мети зменшення поляризації.

Стан покриття самого матеріалу також впливатиме на продуктивність негативного електрода. Як правило, на деякі аморфні вуглецеві матеріали наносять покриття, щоб покращити імпеданс межі розділу негативного електрода та покращити роботу при низькій температурі та циклі.

У міру збільшення щільності енергії батареї коефіцієнт використання ємності графітового негативного електрода поступово наближається до теоретичного значення, і ущільнення буде все вищим і вищим, що вимагає відповідного покращення стабільності графітового негативного електрода. Домішки та покриття все ще є основним методом обробки. Після модифікації структуру та стан поверхні графітового анода можна захистити під час циклу, що підвищує стабільність циклу. Крім того, введення металевих і неметалевих елементів також може істотно поліпшити характеристики негативного електрода.

Цього разу я в основному познайомлюся з базовими знаннями про негативний електрод. Наступна стаття в основному представить виявлення параметрів, пов’язаних з негативним електродом, тому слідкуйте за оновленнями. "