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石墨等鋰離子電池負極材料比表面積的測試影響因素研究

精微高博 2020-10-21 | 閱讀：5158

鋰離子電池由正極、負極、隔膜和電解液組成，正負極浸潤在電解液中，在充電過程中，負極接受鋰離子的嵌入，放電過程中，實現鋰離子的脫出。負極材料對電池的容量和循環性能有著決定性作用，根據嵌鋰機理，通常將鋰離子電池負極材料分為嵌入型、合金型和轉化反應型[1]。

與其他碳材料相比，石墨類材料在反應過程中具有較低的嵌鋰電位，同時生成的插鋰層間化合物代替金屬鋰負極，從而避免了金屬鋰枝晶的沉積,因此安全性得以顯著提高，且石墨材料來源廣泛、價格便宜，是較早應用的負極材料，也是目前主流的鋰離子電池負極材料。

在液態鋰離子電池的首次充放電過程中，電極材料與電解液在固液相界面上發生反應，形成一層覆蓋于電極材料表面的鈍化層。這種鈍化層是Li+的優良導體，Li+可以經過該鈍化層自由地嵌入和脫出，因此被稱為“固體電解質界面膜”簡稱SEI膜。

SEI膜的形成消耗了部分鋰離子，使得首次充放電不可逆容量增加，降低了電極材料的充放電效率。負極材料比表面積大小會影響SEI膜的生成，從而影響鋰離子電池的性能。本文以石墨為例，探究影響鋰離子電池負極材料比表面積的因素。

“GB/T 24533-2019鋰離子電池石墨類負極材料^[2]”、“GB/T 38824-2020 軟炭^[3]”、“GB/T30836-2014鋰離子電池用鈦酸鋰及其炭復合負極材料^[4]”、《“硅碳”和“球形石墨”國家標準征求意見稿》等，都規定了作為鋰離子負極材料的比表面積范圍，詳見附錄。

參考文獻（均可點擊下載！）

[1]楊文濤. 微納多孔硅/碳復合材料的制備及作為鋰離子電池負極材料性能研究

[2]GB/T24533-2019.鋰離子電池石墨類負極材料[S].

[3]GB/T 38824-2020.軟炭[S].

[4]GB/T30836-2014.鋰離子電池用鈦酸鋰及其炭復合負極材料[S].

[5]GB/T19587-2017.氣體吸附BET法測定固態物質比表面積[S].

[6]近藤精一,石川達雄,安部郁夫.吸附科學[M].原著第二版.化學工業出版社,2005:20.