推拉窗厂家
免费服务热线

Free service

hotline

010-00000000
推拉窗厂家
热门搜索:
技术资讯
当前位置:首页 > 技术资讯

SiC负极在实际应用中的失效原因分析

发布时间:2020-07-21 19:02:00 阅读: 来源:推拉窗厂家

近几年来,Si由于具有较高的比容量而成为锂离子蓄电池负极材料的研究热点。但是,硅在反复充放电过程中经历很大的体积变化,很快发生明显容量衰减。虽然许多研究机构以及材料厂商通过表面改性、掺杂以及复合等方法,对材料进行了优化,取得了一定的效果,但仍然不是十分理想,在实际应用中还存在着许多的问题,因此还没有得到广泛的实际应用。我们将一种Si/C负极材料应用于14500圆柱形电池体系中,对它与碳负极电池的基本性能进行了对比,并对该种Si/C负极材料在实际应用中存在的问题以及失效原因进行了分析。

1实验

1.1电极材料

实验中所采用的负极分别为:石墨化碳材料,平均粒度为17 μm,比表面积为2.5 m2/g;Si/C复合负极材料,Si含量为8%(质量分数),平均粒度为16μm,比表面积为3.6 m2/g。

14500圆柱形电池的制作:将负极活性材料与粘结剂聚偏氟乙烯(po1yVinylidene】fluoride)、导电剂乙炔黑(acetylene black)按质量比85∶10∶5混合,以N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂制成浆料,调匀,双面涂敷,正极使用富镍材料。电解液为1.0mol/L LiPF6/[碳酸乙烯酯(EC)+碳酸甲乙酯(EMC)+2%成膜添加剂],隔膜为20μm微孔聚丙烯膜,装配成圆柱形电池。

扣式电池的制作:对电极采用Li片,其他条件同上,装配成CR 2032扣式电池。

1.2电化学性能测试

室温下在武汉金诺LAND电池测试系统上进行充放电循环。

扣式电池采用0.05 C恒流充放电,正极充放电电压为4.2~3.0 V,负极充放电电压为1.5~0.00 1 V。圆柱形电池采用1 C恒流充电至4.2 V,然后再恒压充电,l C恒流充放电,Si/C负极电池放电至2.5 V,C负极电池放电至3.0 V。

1.3分析仪器

使用日本理学:D/MAX 2550型X射线衍射仪对电极粉末进行物相分析,用日本JSM-6360 LV扫描电子显微镜观察电极的表面形貌,表面成分分析使用EDAX进行。

使用GC 6890 N-MS 5973 N气质联用仪器对电解液成分进行分析。

交流阻抗的测量采用德国电化学工作站IM 6进行。施加正弦电位幅值5 mV,测试频率范围为100 kHz~5 mHz,测定电池在开路电位下的电化学交流阻抗频谱(EIS)。

2 结果与讨论

2.1 Si/C负极材料扣式电池性能测试

图l为碳负极和Si/C负极首次充放电曲线(),碳负极的可逆比容量为330 mAh/g,初始效率为95%,而Si/C负极的可逆比容量为550 mAh/g,初始效率仅为86%,不可逆比容量较碳负极高很多,其主要是由于Si/C负极的比表面积比碳负极材料大,用于形成固体电解质相界面(SEI)膜所消耗的Li+比较多,并且电解液在Si表面会发生强烈的分解,产生不可逆比容量。

图2和图3为扣式电池Si/C负极材料前三次充放电曲线图,以及充电前后x射线衍射光谱(XRD)图。从图中可以看出,Si/C负极第一次充电(插锂)曲线明显不同于第二、三次充电曲线,这说明在第一次插锂过后,材料发生了相变,并且这种相变是不可逆的。图3中可以证实这一点,XRD谱图显示,原材料中Si以晶体的形式存在,在2θ=28.3

重庆隆鼻医院

沈阳牙齿矫正价格

合肥面部填充医院

北京吸脂价格

相关阅读