Graphitanodenmaterialien weisen zahlreiche technische Indikatoren auf, die schwer zu berücksichtigen sind. Dazu gehören vor allem die spezifische Oberfläche, die Partikelgrößenverteilung, die Klopfdichte, die Verdichtungsdichte, die tatsächliche Dichte, die spezifische Kapazität beim ersten Laden und Entladen, der erste Wirkungsgrad usw. Darüber hinaus gibt es elektrochemische Indikatoren wie Zyklusleistung, Ratenleistung, Quellung usw. Was sind also die Leistungsindikatoren von Graphitanodenmaterialien? Der folgende Inhalt wird Ihnen von HCMilling (Guilin Hongcheng), dem Hersteller derAnodenmaterialien Mahlmühle.

01 spezifische Oberfläche

Bezieht sich auf die Oberfläche eines Objekts pro Masseneinheit. Je kleiner das Partikel, desto größer die spezifische Oberfläche.

Die negative Elektrode mit kleinen Partikeln und hoher spezifischer Oberfläche verfügt über mehr Kanäle und kürzere Wege für die Lithiumionenmigration und bietet eine bessere Entladeleistung. Aufgrund der großen Kontaktfläche mit dem Elektrolyten ist jedoch auch die Fläche zur Bildung des SEI-Films größer, was zu einer geringeren Anfangseffizienz führt. Größere Partikel bieten hingegen den Vorteil einer höheren Verdichtungsdichte.

Die spezifische Oberfläche der Graphitanodenmaterialien beträgt vorzugsweise weniger als 5 m²/g.

02 Partikelgrößenverteilung

Der Einfluss der Partikelgröße des Graphitanodenmaterials auf seine elektrochemische Leistung besteht darin, dass die Partikelgröße des Anodenmaterials die Klopfdichte des Materials und die spezifische Oberfläche des Materials direkt beeinflusst.

Die Größe der Klopfdichte wirkt sich direkt auf die Volumenenergiedichte des Materials aus, und nur die entsprechende Partikelgrößenverteilung des Materials kann die Leistung des Materials maximieren.

03 Klopfdichte

Die Klopfdichte ist die Masse pro Volumeneinheit, gemessen durch die Vibration, die das Pulver in eine relativ dichte Packungsform bringt. Sie ist ein wichtiger Indikator zur Messung des aktiven Materials. Das Volumen der Lithium-Ionen-Batterie ist begrenzt. Bei hoher Klopfdichte weist das aktive Material pro Volumeneinheit eine große Masse auf und die Volumenkapazität ist hoch.

04 Verdichtungsdichte

Die Verdichtungsdichte bezieht sich hauptsächlich auf den Polschuh. Sie bezieht sich auf die Dichte nach dem Walzen, nachdem das aktive Material der negativen Elektrode und das Bindemittel zu dem Polschuh verarbeitet wurden. Verdichtungsdichte = Flächendichte / (Dicke des Polschuhs nach dem Walzen abzüglich Dicke der Kupferfolie).

Die Verdichtungsdichte steht in engem Zusammenhang mit der blattspezifischen Kapazität, der Effizienz, dem Innenwiderstand und der Batteriezyklusleistung.

Einflussfaktoren der Verdichtungsdichte: Partikelgröße, -verteilung und -morphologie wirken sich aus.

05 Wahre Dichte

Das Gewicht des Feststoffes pro Volumeneinheit eines Materials in einem absolut dichten Zustand (ohne innere Hohlräume).

Da die tatsächliche Dichte im verdichteten Zustand gemessen wird, ist sie höher als die Stampfdichte. Im Allgemeinen gilt: tatsächliche Dichte > verdichtete Dichte > Stampfdichte.

06 Die erste Lade- und Entladespezifische Kapazität

Das Graphitanodenmaterial weist im ersten Lade-Entlade-Zyklus eine irreversible Kapazität auf. Beim ersten Ladevorgang der Lithium-Ionen-Batterie werden Lithiumionen in die Oberfläche des Anodenmaterials eingelagert, und die Lösungsmittelmoleküle des Elektrolyten werden miteingelagert. Die Oberfläche des Anodenmaterials zersetzt sich unter Bildung eines SEI-Passivierungsfilms. Erst als die Oberfläche der negativen Elektrode vollständig mit dem SEI-Film bedeckt war, konnten die Lösungsmittelmoleküle nicht mehr einlagern, und die Reaktion wurde gestoppt. Die Bildung des SEI-Films verbraucht einen Teil der Lithiumionen, der während des Entladevorgangs nicht von der Oberfläche der negativen Elektrode extrahiert werden kann. Dies führt zu einem irreversiblen Kapazitätsverlust und reduziert somit die spezifische Kapazität der ersten Entladung.

07 Erste Coulomb-Effizienz

Ein wichtiger Indikator zur Bewertung der Leistungsfähigkeit eines Anodenmaterials ist seine erste Lade-Entlade-Effizienz, auch bekannt als erste Coulomb-Effizienz. Erstmals bestimmt die Coulomb-Effizienz direkt die Leistungsfähigkeit des Elektrodenmaterials.

Da der SEI-Film meist auf der Oberfläche des Elektrodenmaterials gebildet wird, wirkt sich die spezifische Oberfläche des Elektrodenmaterials direkt auf die Bildungsfläche des SEI-Films aus. Je größer die spezifische Oberfläche, desto größer die Kontaktfläche mit dem Elektrolyten und desto größer die Fläche zur Bildung des SEI-Films.

Es wird allgemein angenommen, dass die Bildung eines stabilen SEI-Films sich positiv auf das Laden und Entladen der Batterie auswirkt, während ein instabiler SEI-Film die Reaktion beeinträchtigt, da dieser kontinuierlich den Elektrolyten verbraucht, die Dicke des SEI-Films zunimmt und den Innenwiderstand erhöht.

08 Zyklusleistung

Die Zyklenleistung einer Batterie gibt die Anzahl der Lade- und Entladevorgänge an, die die Batterie unter bestimmten Bedingungen erfährt, wenn ihre Kapazität auf einen bestimmten Wert abfällt. Im Hinblick auf die Zyklenleistung behindert die SEI-Schicht die Diffusion von Lithiumionen bis zu einem gewissen Grad. Mit zunehmender Zyklenzahl löst sich die SEI-Schicht weiter ab und lagert sich auf der Oberfläche der negativen Elektrode ab. Dies führt zu einem allmählichen Anstieg des Innenwiderstands der negativen Elektrode, was zu Wärmestau und Kapazitätsverlust führt.

09 Erweiterung

Es besteht eine positive Korrelation zwischen Ausdehnung und Zyklenlebensdauer. Nach der Ausdehnung der negativen Elektrode verformt sich zunächst der Wicklungskern, die Partikel der negativen Elektrode bilden Mikrorisse, der SEI-Film bricht und reorganisiert sich, der Elektrolyt wird verbraucht und die Zyklenleistung verschlechtert sich. Zweitens wird die Membran gequetscht. Druck, insbesondere die Extrusion der Membran an der rechtwinkligen Kante des Polohrs, ist sehr schwerwiegend und kann im Verlauf des Lade-Entlade-Zyklus leicht zu Mikrokurzschlüssen oder Mikrometall-Lithium-Ausfällungen führen.

Was die Ausdehnung selbst betrifft, so werden während des Graphitinterkalationsprozesses Lithiumionen in den Graphitzwischenschichtabstand eingebettet, was zu einer Ausdehnung des Zwischenschichtabstands und einer Volumenzunahme führt. Diese Ausdehnung ist irreversibel. Das Ausmaß der Ausdehnung hängt vom Orientierungsgrad der negativen Elektrode ab (Orientierungsgrad = I004/I110), der aus den XRD-Daten berechnet werden kann. Das anisotrope Graphitmaterial neigt während des Lithiuminterkalationsprozesses zu einer Gitterausdehnung in die gleiche Richtung (die C-Achsenrichtung des Graphitkristalls), was zu einer größeren Volumenausdehnung der Batterie führt.

10Bewerten Sie die Leistung

Die Diffusion von Lithiumionen im Graphitanodenmaterial ist stark gerichtet, d. h. sie kann nur senkrecht zur Stirnfläche der C-Achse des Graphitkristalls eintreten. Anodenmaterialien mit kleinen Partikeln und hoher spezifischer Oberfläche weisen eine bessere Ratenleistung auf. Darüber hinaus beeinflussen der Elektrodenoberflächenwiderstand (aufgrund der SEI-Schicht) und die Elektrodenleitfähigkeit die Ratenleistung.

Die isotrope negative Elektrode verfügt über zahlreiche Lithiumionen-Transportkanäle, was die Probleme der geringen Eingänge und niedrigen Diffusionsraten in der anisotropen Struktur löst. Die meisten Materialien nutzen Technologien wie Granulierung und Beschichtung, um ihre Leistung zu verbessern.

HCMilling (Guilin Hongcheng) ist ein Hersteller von Mahlwerken für Anodenmaterialien.HLMX-SerieAnodenmaterialien super-feine Vertikalmühle, HCHAnodenmaterialien UltrafeinmühleDie von uns hergestellten Graphitmühlen werden häufig zur Herstellung von Graphitanodenmaterialien eingesetzt. Bei Bedarf kontaktieren Sie uns bitte für weitere Informationen zur Ausrüstung und teilen Sie uns die folgenden Informationen mit:

Rohstoffname

Produktfeinheit (Maschenweite/μm)

Kapazität (t/h)