香蕉影视欧美成人_99精品视频中文字幕_在线观看欧美理论a影院_日韩久久电影_国产美女精品在线_亚洲欧美区自拍先锋_欧美体内she精视频_亚洲国产精品久久久久

用于鋰電池負極材料的材料:石油焦

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2018年09月08日  

鋰離子電池是一種可循環使用的儲能設備,也被稱為鋰離子二次電池,由正極、負極、隔膜和電解液體系組成。這種電池的特點是能量密度相比較其他一次電池而言能量密度高,沒有記憶效應以及低的自放電。鋰離子電池負極材料骨料主要分為人造石墨和天然石墨。其中人造石墨的原料是以油系和煤系針狀焦為主。

Sony公司商業化應用的鋰離子電池負極材料正是石油焦炭材料。以針狀石油焦為代表的優質石油焦具有低熱膨脹系數、低空隙度、低硫、低灰分、低金屬含量、高導電率及易石墨化等一系列優點,所以被視為優質的鋰離子電池負極材料原料。

優質石油焦應用于鋰離子電池負極材料,一般需要純化、粉碎和粒徑篩分、石墨化、表面修飾等過程。整個流程比較長,最終效果的影響因素比較多。最受關注的幾個問題是:

(1)炭材料結構隨溫度變化的機理;

(2)負極材料性能與炭材料結構的關系;

(3)有沒有適合的炭材料滿足動力鋰離子電池負極材料的需求?

本論文將對這幾個方面的研究進行綜述,最后對適用于負極材料的石油焦炭材料的結構特點以及未來石油焦類負極材料的發展趨勢進行討論。

1優質石油焦后處理溫度對其性能的影響

優質石油焦的后熱處理分為兩個階段:煅燒和高溫石墨化。煅燒指的是1500℃以下的煅燒過程,高溫石墨化是指接近3000℃的高溫處理過程。

延遲焦化工藝生產的優質石油焦經過回轉爐煅燒,水分和揮發分顯著減少,運輸和儲存都更方便。在石墨化過程中,石墨化溫度是一個很關鍵的因素,影響優質石油焦石墨化程度。

劉春法等人通過循環性能、充放電特性和循環伏安曲線等方法分析,研究了煅燒溫度對針狀石油焦制鋰離子電池負極材料電化學性能的影響。在700~1000℃的范圍內,溫度越高,炭化樣品石墨層間距越小,樣品的結構有序度增加,這個時期的焦炭可以被稱為軟碳。該溫度下處理的樣品,首次電容量高于石墨的理論電容量372mAh/g。但是針狀石油焦制鋰離子電池負極材料難以獲得穩定的充放電電位,循環性差。

該課題組進而將最高炭化溫度擴展至2800℃,研究了熱處理過程中石墨微晶結構的變化規律及其電化學性能。論文指出,當溫度達到2800℃,處理完的針狀石油焦樣品已經接近純石墨。電池充放電實驗結果表明,該樣品穩定嵌鋰容量可以達到300mAh/g,而且具有穩定的充放電平臺。不同的軟碳結構,石墨微晶結構隨溫度變化程度不同。

牛鵬星等人,將針狀石油焦和瀝青焦2800℃石墨化之后,發現石墨化針狀石油焦經反復充放電40次后,其嵌鋰容量能穩定在301mAh/g,而石墨化瀝青焦卻只有240mAh/g。這是因為針狀石油焦的原料經過純化,焦化過程中能夠形成廣域中間相,最終針狀石油焦更容易石墨化,石墨化程度更高。

所以,石墨化溫度對材料性能的影響和材料本身的結構也有關系。焦炭材料的電容量性能與處理溫度和內部結構關系如圖1所示,兩圖也可以解釋上面的現象。

640.webp.jpg

2優質石油焦的微結構及其儲鋰機理

IsaoMochida課題組提出與Franklin不同的炭材料結構模型,在認識易石墨化和不容易石墨化焦炭上提出了新觀點,原理如圖2所示。他們通過掃描隧道電子顯微鏡(STM)直接觀察焦炭發現,不管易石墨化還是難石墨化焦炭,基本的單個微區尺寸大概都是2~5nm,不同在于易石墨化焦炭廣域相比較均一,由多個微區緊密連接,石墨化后整個尺寸增長為20~70nm;難石墨化焦炭廣域相不均一,多是相互獨立的微區還有少數相連的微區,石墨化之后尺寸增長不大,為5~18nm。

640.webp (1).jpg

難石墨化焦炭被認為是微區之間存在扭曲應力,微區不容易連結,從而結晶尺寸長不大。所以,質量較差的焦炭即使在高溫下也不會獲得較高的結晶形態,從而影響其作為負極材料的性能。

石油焦炭儲鋰機制有兩種,示意圖如圖3所示:

640.webp (2).jpg

(1)以軟碳為代表,存在多種儲鋰機制,比如說石墨微晶的層間儲鋰,軟碳內部納米孔道或者裂紋儲鋰,以及炭材料表面缺陷或者殘留的官能團和Li+反應生成固體電解質膜(SEI)等等。

(2)第二種,以人造石墨為代表,主要是石墨片的層間儲鋰為主,所以首次容量反而會比軟碳小。

綜上所論,石墨化溫度影響的最終結果是優質石油焦等炭材料的內部結構,如果材料的內部結構更有序、更容易石墨化,則最后負極的容量高,循環效率要更好。然而,高度石墨化炭材料雖然容量高、具有穩定的充放電平臺,但循環性能和低溫性能反而差。這是因為Li+嵌入石墨層時與片層石墨形成石墨層間化合物,石墨層膨脹;Li+脫出時,石墨恢復原樣;在反復地膨脹收縮中,石墨層結構容易破壞,而且有可能會引起溶劑共嵌入,從而使負極的循環性能下降。因此,優質石油焦等炭材料石墨化過程中,應控制石墨化程度,微晶與微晶之間需要一些無定型結構來維持一定的結構強度。

3軟碳作為鋰離子電池負極材料

動力鋰離子電池對負極材料與普通鋰離子電池不一樣,需要更高的倍率性能來縮短充電時間,需要良好低溫性能來滿足不同的工作環境,需要大容量來減少電池的體積,需要更好的穩定性來防止出現使用安全問題。

軟碳作為負極材料的首次效率低、沒有穩定的電壓平臺。關于首次循環效率低,Alcántara等人對此作出兩個解釋:

(1)由于Li+和低溫下焦炭中的脂肪烴類反應造成不可逆;

(2)Li+與焦炭裸露的邊緣存在的石墨碎片結合造成不可逆。除了首次循環效率低以外,由于片層與片層之間存在間隙,會造成充放電電壓滯后,電極不穩定。但軟碳負極材料的優點在于,工作電壓比較高,可以防止鋰金屬析出造成短路等影響安全使用問題,其次是,成本低,不需要高溫石墨化。

而且,李楊等比較了軟碳和中間相炭微球(MCMB)作為鋰離子動力電池負極材料的性能,發現軟碳材料在首次充放電容量和庫倫效率上不如中間相炭微球,但在常溫大倍率充電性能、低溫充電性能方面有巨大優勢。所以,如果能找到方法改善軟碳的缺點,發揮它的長處,將會促進軟碳作為動力鋰離子電池負極材料的應用。

劉萍等考慮到軟碳的優點,將其加入到常規石墨類負極材料中改善大容量鋰離子電池低溫下的充電性能。發現摻雜20%的軟碳即可達到預期的低溫充電效果,且具有較好的循環壽命。

潘廣宏等將軟碳和硬碳復合,在保持高的容量和庫侖效率的前提下,得到了倍率性能得到大幅度提升的軟/硬復合碳鋰離子電池負極材料。也有科研人員采用納米涂層和導電碳層包覆來對軟碳改性,實現良好的循環性能和庫倫效率。

Alcántara利用Fe2O3對石油焦改性,大大提高了電容量和循環穩定性。他將這個現象解釋為氧化物能穩定軟碳結構,減少表面活性位,并且在表面形成穩定保護層。

除此之外,Alcántara等人也指出,軟碳作為鈉電池的負極材料使用,比高溫石墨化后的焦炭的電容量和循環效率都高。有文獻表明軟碳也適用于鋰離子電容器,安全而且循環性能優異。預鋰化處理之后,軟碳表現出更好的電容量和循環穩定性,應用在長周期動力電池方面比較有潛力。

4結語與展望

適用于鋰離子電池負極材料的石油系焦炭S、O等雜原子含量少,容易石墨化,并且需要有合適的粒徑分布以及小的表面積等等。煅燒后的優質石油焦等軟碳材料在低溫和倍率性能上表現優異,使其在動力鋰離子電池負極材料領域更為受到關注,但是循環效率和穩定性問題仍需解決。

通過煅燒以及石墨化可以改變優質石油焦材料內部結構,進而改變其作為負極材料的電化學性能。但是,石墨化之后的材料仍然需要用材料工程學的方法進行升級改造,這樣才能表現出良好的循環、倍率以及大容量性能。

未來石油焦類負極材料的發展趨勢有三個:

(1)對焦炭結構及其影響因素有更深入的認識,來達定制化制備的目的,面向更高容量、更高倍率性能的鋰離子電池;

(2)新型復合的焦炭類負極材料開發及商業化應用;

(3)新型石油焦類負極材料的開發,包括石油焦基碳納米負極材料的批量制備,以及與新型電池體系匹配的新焦炭正負極材料。

相關產品

久久日韩粉嫩一区二区三区| 亚洲第一男人天堂| 欧美日本在线观看| 欧美区视频在线观看| 欧美精品在线一区二区| 91精品免费在线观看| 日韩亚洲欧美成人一区| 欧美草草影院在线视频| 精品电影一区二区三区| 亚洲国产精品va在线| 国产丝袜一区视频在线观看| 97影院理论片在线播放| 亚洲国产精品成人精品| 日韩经典中文字幕| 国产美女视频黄a视频免费| 日本一区二区三区电影| 伊人影院在线播放| 久久久久久久久亚洲精品| gogogo高清在线观看免费完整版| 欧美三级黄网| 136福利第一导航国产在线| 另类激情视频| 国产精品1区在线| 美女一区二区在线观看| 欧美色女视频| 欧美全黄视频| 欧美亚洲在线| 久久99久久99| 成人av在线电影| 国产女人18水真多18精品一级做| 亚洲日本成人在线观看| 欧美性猛交xxxx乱大交蜜桃 | 超黄网站在线观看| 日韩高清成人| 99精品国产高清一区二区麻豆| 要久久电视剧全集免费| 2023国产精品久久久精品双| 中文一区在线| 国产一区二区三区免费观看| 91在线你懂得| 亚洲乱码精品一二三四区日韩在线| 黑人巨大精品欧美一区二区三区 | 99re8精品视频在线观看| 香蕉一区二区| 国产中文一区| 精品在线观看免费| 久久色.com| 亚洲成av人片在线观看| 欧美日韩激情一区| 亚洲人午夜精品免费| 日韩av成人| 成人福利电影| 欧美9999| 91久久国产| 日韩国产欧美一区二区三区| 成人黄色av电影| 一区二区三区中文字幕电影 | 久久免费电影网| 亚洲国产日产av| 日韩一区和二区| 91免费版在线观看| 超碰在线观看免费版| 成人在线黄色| 国产一区二区三区日韩精品| 国产欧美一级| k8久久久一区二区三区| 自拍av一区二区三区| 91久久精品网| 亚洲欧美国产精品久久久久久久| 蜜桃免费在线| 中文在线а√天堂| 激情视频极品美女日韩| 亚洲小说欧美另类婷婷| 国产a久久麻豆| 一区二区三区欧美亚洲| 91精品国产综合久久久久久 | 在线中文免费视频| 高清久久一区| 一区二区日韩欧美| 国产一区二区三区黄视频| 中文字幕日本乱码精品影院| 欧美日韩国产成人在线免费| 男人天堂2020| 免费不卡av| 精品国内亚洲2022精品成人| 亚洲成人直播| 99国产精品久久久| 欧美视频一区二区三区…| 日韩精品在线播放| 麻豆网站在线观看| 麻豆视频久久| 亚洲毛片一区| 91麻豆产精品久久久久久| 色中色一区二区| 国产一级激情| av资源在线| 久草精品在线| 老司机午夜精品99久久| 亚洲日本欧美天堂| 亚洲国产高潮在线观看| 日本www在线观看| www.久久久久爱免| 欧美午夜国产| 91蜜桃婷婷狠狠久久综合9色| 一本久久a久久精品亚洲| 米奇.777.com| 英国三级经典在线观看| 国产影视精品一区二区三区| 麻豆精品视频在线| 一区二区欧美视频| 亚洲欧美www| 91禁在线看| 国产欧美日韩在线观看视频| 久久超碰97人人做人人爱| 亚洲一区电影777| 亚洲精品日韩在线| 国产高清在线a视频大全| 免费毛片在线不卡| 国产在线麻豆精品观看| 欧美日韩美女在线| 国内精品卡一卡二卡三新区| 欧美羞羞视频| 欧美日韩免费| 国产午夜精品一区二区三区视频| 在线成人免费视频| 最新国产在线观看| 久久97久久97精品免视看秋霞| 在线视频日韩| 自拍偷在线精品自拍偷无码专区| 亚洲国产一区二区三区在线观看| 超碰在线caoporn| 国产亚洲一区| 成人深夜福利app| 欧美三级视频在线观看| 二区三区在线播放| 美女久久精品| 老司机免费视频一区二区| 欧美日韩国产丝袜另类| 亚洲夫妻av| 国产午夜久久av| 丝袜a∨在线一区二区三区不卡 | 亚洲电影免费观看高清| 国产丝袜在线播放| 999久久久免费精品国产| 91视频com| 精品成人私密视频| 国产精品蜜臀| 中文字幕一区二区精品区| 日本一区二区三区dvd视频在线| 精品国产凹凸成av人导航| 爱福利在线视频| 欧美成人69| 亚洲欧美综合网| 二个人看的毛片| 日韩在线你懂得| 日本成人中文字幕在线视频| 欧美日韩国产专区| 麻豆影视在线| 男男gay无套免费视频欧美| 不卡av电影在线播放| 日韩欧美一级片| 黄色在线免费观看网站| 黄色在线一区| 亚洲最大成人网4388xx| 首播影院在线观看免费观看电视| 久久综合给合| 国产精品综合一区二区| 在线不卡a资源高清| 日本在线视频中文有码| 欧美国产三级| 一区二区三区91| 清纯唯美亚洲色图| 一本久久青青| 久久蜜桃av一区二区天堂| 日韩经典中文字幕在线观看| 成人h在线观看| 免费成人在线网站| 欧美日韩大陆在线| 绿色成人影院| 欧美亚洲三区| 精品视频色一区| 黑人另类精品××××性爽| 在线观看亚洲| 天天综合网 天天综合色| 岛国在线大片| 999国产精品| 亚洲精品国产品国语在线app| 午夜在线观看91| 欧美人与物videos另类xxxxx| 久久亚洲一区二区三区四区| 7878视频在线观看| 欧美精品三级在线| 成人网在线免费视频| 日韩av在线直播| 亚洲a成人v| 国产成人av电影免费在线观看| 亚洲成人精品久久| 99久久久成人国产精品| 丁香天五香天堂综合| 精品五月天久久|