Esistono molti indicatori tecnici dei materiali anodici in grafite, ed è difficile tenerne conto, principalmente includono l'area superficiale specifica, la distribuzione delle dimensioni delle particelle, la densità apparente, la densità di compattazione, la densità reale, la capacità specifica di prima carica e scarica, la prima efficienza, ecc. Inoltre, ci sono indicatori elettrochimici come le prestazioni del ciclo, le prestazioni di velocità, il rigonfiamento e così via. Quindi, quali sono gli indicatori di prestazione dei materiali anodici in grafite? Il seguente contenuto è presentato da HCMilling (Guilin Hongcheng), il produttore delmateriali anodici mulino di macinazione.

01 area superficiale specifica

Si riferisce alla superficie di un oggetto per unità di massa. Più piccola è la particella, maggiore è la superficie specifica.

L'elettrodo negativo con particelle di piccole dimensioni e un'elevata superficie specifica presenta più canali e percorsi più brevi per la migrazione degli ioni di litio, con conseguenti migliori prestazioni in termini di velocità di carica/scarica. Tuttavia, a causa dell'ampia area di contatto con l'elettrolita, anche l'area disponibile per la formazione del film SEI è elevata, con conseguente riduzione dell'efficienza iniziale. Le particelle di dimensioni maggiori, d'altro canto, offrono il vantaggio di una maggiore densità di compattazione.

La superficie specifica dei materiali anodici in grafite è preferibilmente inferiore a 5 m2/g.

02 Distribuzione delle dimensioni delle particelle

L'influenza della dimensione delle particelle del materiale anodico di grafite sulle sue prestazioni elettrochimiche è dovuta al fatto che la dimensione delle particelle del materiale anodico influisce direttamente sulla densità apparente del materiale e sulla sua superficie specifica.

La dimensione della densità apparente influirà direttamente sulla densità di energia volumetrica del materiale, e solo un'appropriata distribuzione granulometrica del materiale può massimizzarne le prestazioni.

03 Densità di tap

La densità apparente è la massa per unità di volume misurata tramite la vibrazione che fa apparire la polvere in una forma di impaccamento relativamente compatta. È un indicatore importante per valutare il materiale attivo. Il volume delle batterie agli ioni di litio è limitato. Se la densità apparente è elevata, il materiale attivo per unità di volume ha una massa maggiore e la capacità volumetrica è elevata.

04 Densità di compattazione

La densità di compattazione si riferisce principalmente al pezzo polare, ovvero alla densità dopo la laminazione del materiale attivo dell'elettrodo negativo e del legante che formano il pezzo polare; densità di compattazione = densità superficiale / (spessore del pezzo polare dopo la laminazione meno lo spessore della lamina di rame).

La densità di compattazione è strettamente correlata alla capacità specifica del foglio, all'efficienza, alla resistenza interna e alle prestazioni del ciclo di vita della batteria.

Fattori che influenzano la densità di compattazione: dimensione delle particelle, distribuzione e morfologia, tutti elementi che hanno un impatto.

05 Densità reale

Il peso della materia solida per unità di volume di un materiale allo stato assolutamente denso (esclusi i vuoti interni).

Poiché la densità reale viene misurata allo stato compattato, sarà superiore alla densità dopo compattazione. In generale, densità reale > densità compattata > densità dopo compattazione.

06 La prima capacità specifica di carica e scarica

Il materiale anodico in grafite presenta una capacità irreversibile durante il ciclo iniziale di carica-scarica. Durante il primo processo di carica della batteria agli ioni di litio, la superficie del materiale anodico si intercala con ioni di litio e molecole di solvente presenti nell'elettrolita, causando la decomposizione della superficie del materiale anodico con formazione di uno strato di passivazione SEI. Solo dopo che la superficie dell'elettrodo negativo è completamente ricoperta dallo strato SEI, le molecole di solvente non possono più intercalarsi e la reazione si arresta. La formazione dello strato SEI consuma una parte degli ioni di litio, e questa parte di ioni non può essere estratta dalla superficie dell'elettrodo negativo durante il processo di scarica, causando così una perdita di capacità irreversibile e riducendo di conseguenza la capacità specifica della prima scarica.

07 Efficienza del primo Coulomb

Un indicatore importante per valutare le prestazioni di un materiale anodico è la sua prima efficienza di carica-scarica, nota anche come prima efficienza coulombica. Per la prima volta, l'efficienza coulombica determina direttamente le prestazioni del materiale dell'elettrodo.

Poiché il film SEI si forma principalmente sulla superficie del materiale dell'elettrodo, l'area superficiale specifica di quest'ultimo influisce direttamente sull'area di formazione del film SEI. Maggiore è l'area superficiale specifica, maggiore è l'area di contatto con l'elettrolita e maggiore è l'area disponibile per la formazione del film SEI.

Si ritiene generalmente che la formazione di un film SEI stabile sia vantaggiosa per la carica e la scarica della batteria, mentre un film SEI instabile sia sfavorevole alla reazione, in quanto consumerà continuamente l'elettrolita, ispessirà lo spessore del film SEI e aumenterà la resistenza interna.

08 Prestazioni del ciclo

Le prestazioni cicliche di una batteria si riferiscono al numero di cicli di carica e scarica che la batteria subisce in un determinato regime di carica e scarica, fino a quando la sua capacità scende a un valore specificato. In termini di prestazioni cicliche, il film SEI ostacola in una certa misura la diffusione degli ioni di litio. Con l'aumentare del numero di cicli, il film SEI continua a staccarsi e a depositarsi sulla superficie dell'elettrodo negativo, provocando un graduale aumento della resistenza interna dell'elettrodo negativo, con conseguente accumulo di calore e perdita di capacità.

09 Espansione

Esiste una correlazione positiva tra espansione e durata del ciclo. Dopo l'espansione dell'elettrodo negativo, in primo luogo, il nucleo dell'avvolgimento si deforma, le particelle dell'elettrodo negativo formano microfratture, il film SEI si rompe e si riorganizza, l'elettrolita si consuma e le prestazioni del ciclo si deteriorano; in secondo luogo, il diaframma viene compresso. La pressione, in particolare l'estrusione del diaframma sul bordo ad angolo retto dell'orecchio polare, è molto elevata e può facilmente causare micro-cortocircuiti o micro-precipitazioni di litio metallico con il progredire del ciclo di carica-scarica.

Per quanto riguarda l'espansione in sé, gli ioni di litio si incorporeranno negli spazi interstrato della grafite durante il processo di intercalazione, provocando un'espansione di tali spazi e un aumento di volume. Questa fase di espansione è irreversibile. L'entità dell'espansione è correlata al grado di orientamento dell'elettrodo negativo, dato dal rapporto I004/I110, calcolabile a partire dai dati di diffrazione a raggi X (XRD). Il materiale grafitico anisotropico tende a subire un'espansione reticolare nella stessa direzione (l'asse C del cristallo di grafite) durante il processo di intercalazione del litio, con conseguente maggiore espansione volumetrica della batteria.

10Valuta le prestazioni

La diffusione degli ioni di litio nel materiale anodico di grafite presenta una forte direzionalità, ovvero può essere inserita solo perpendicolarmente alla faccia terminale dell'asse C del cristallo di grafite. I materiali anodici con particelle di piccole dimensioni e un'elevata superficie specifica mostrano prestazioni migliori in termini di velocità di carica/scarica. Inoltre, anche la resistenza superficiale dell'elettrodo (dovuta al film SEI) e la conduttività dell'elettrodo influenzano le prestazioni in termini di velocità di carica/scarica.

Analogamente alla durata del ciclo e all'espansione, l'elettrodo negativo isotropico presenta numerosi canali di trasporto degli ioni di litio, risolvendo così i problemi di scarsi punti di ingresso e bassi tassi di diffusione riscontrati nella struttura anisotropica. La maggior parte dei materiali utilizza tecnologie come la granulazione e il rivestimento per migliorarne le prestazioni in termini di velocità di carica/scarica.

HCMilling (Guilin Hongcheng) è un produttore di mulini per la macinazione di materiali anodici.Serie HLMXmateriali anodici super-mulino verticale fine, HCHmateriali anodici mulino ultrafineI mulini per la macinazione della grafite da noi prodotti sono ampiamente utilizzati nella produzione di materiali anodici in grafite. Se avete esigenze simili, contattateci per maggiori dettagli sulle apparecchiature e forniteci le seguenti informazioni:

Nome della materia prima

Finezza del prodotto (mesh/μm)

capacità (t/h)