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河南三峰 石墨锂电池负极材料生产反应釜 4200L高温高压热包覆

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河南三峰化工设备有限公司
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河南三峰化工设备想应该是?一家从事电池负极材料包覆反应釜成套设备研发、制造、安装、销售一体式机械制造公司。成套锂电池负极材料包覆设备组成包含有:上料系统、包覆反应釜、加热炉、冷却搅拌釜、尾气处理设备等;


碳化后包覆材料的结构变化主要有三种形式:一是在热处理以后以石墨结构的形式包覆在石墨表面,一般以熔融包覆使用高熔点包覆材料在包覆后通过热处理会以该结构出现。并且由于是大的晶体结构,对容量的提升不大。同时石墨结构的包覆层会更容易形成的SEI膜产生破裂,导致电解液共嵌入现象。二是包覆层以软碳结构的形式存在,这种形式的包覆层可以与电解液有较好的相容性,可以增加石墨的低温适应性,消耗电解质,导致石墨可逆容量低,首效较低。三是在热处理以后以硬碳结构的形式存在,包覆层由微晶结构组成。并且具有各向异性。尽管包覆层呈现为硬碳的结构,但是存在许多细小的结构键,这些结构键有利于离子的脱出和嵌入,从而提高石墨的充放电效率和容量。并且由于是硬碳结构与电解质接触的表面上形成的SEI膜非常的稳定,因此具有较长的循环寿命。

一、定义:负极材料,是电池在充电过程中,离子和电子的载体,起着能量的储存与释放的作用。在电池成本中,负极材料约占了5%-15%,是离子电池的重要原材料之一。
二、作为离子嵌入的载体,负极材料需满足以下要求:

锂离子在负极基体中的插入氧化还原电位尽可能低,接近金属li的电位,从而使电池的输入电压高;
在基体中大量的锂能够发生可逆插入和脱嵌以得到高容量;
在插入/脱嵌过程中,负极主体结构没有或很少发生变化;
氧化还原电位随Li的插入脱出变化应该尽可能少,这样电池的电压不会发生显著变化,可保持较平稳的充电和放电;
插入化合物应有较好的的电子电导率和离子电导率,这样可以减少极化并能进行大电流充放电;
主体材料具有良好的表面结构,能够与液体电解质形成良好的SEI;
插入化合物在整个电压范围内具有良好的化学稳定性,在形成SEI后不与电解质等发生反应;
锂离子在主体材料中有较大的扩散系数,便于快速充放电;
从实用角度而言,材料应具有较好的经济性以及对环境的友好性。
三、碳基负极:
四、硅基负极材料主要分为两大类:

1、晶体硅材料;优势:容量高,(4200mAh/g(Li4.4Si)),

劣势:体积膨胀可达300%,这不仅仅会导致Si负极的颗粒破碎,还会破坏电极的导电网络和粘接剂网络,导致活性物质损失,从而严重影响硅负极材料的循环性能,
解决Si材料体积膨胀大的问题的思路主要有三个:

1)纳米化:纳米颗粒可以很好的减少体积膨胀对材料颗粒和电极造成的破坏,但比表大影响首效发挥;而且该方法成本较高,工艺制程复杂,制备难度较大。
2)特殊形状的Si晶体材料,例如蜂窝状材料,树枝状的Si材料,利用Si材料自身的形变吸收充放电过程中的体积变化,改善Si材料的循环性能;但压实密度较小,工艺流程复杂,制备困难。
3)Si/C复合材料,通过Si与石墨材料复合,利用石墨材料缓冲Si材料在循环过程中的体积变化,以改善Si材料的循环性能。虽然预留了膨胀空间,改善了循环性能,但是压实密度小,且工业化难度大。目前中南大学的学者利用喷雾干燥法制备了硅、石墨、碳纳米管和沥青的复合Si负极材料。

2、氧化亚硅材料
氧化亚硅:体积膨胀小,但首效过低。SiOx材料体积膨胀要远小于晶体硅材料,但是其膨胀水平仍然要远高于石墨类材料,因此SiOx材料的研制工作仍然要着重考虑体积膨胀问题,减少在循环过程中材料的颗粒破碎和粉化,提高材料的循环寿命。因此纳米化也是SiOx材料常用的方法;还有利用高能球磨法对SiOx材料进行了处理,减小了SiOx材料的粒径,从而提升了材料的循环和倍率性能,但该材料的效率仅为63%。为了从本质上提高SiOx材料的效率,韩国科学技术院KAIST开发了一种Si-SiOx-C复合结构的硅负极材料,纳米Si颗粒分散在在SiOx颗粒中,颗粒表面包覆了一层多孔碳材料。电化学测试表明该材料具有优良的电化学性能,在0.06C下可逆容量达到1561.9mAh/g,效率达到80.2%,1C循环100次,容量保持率可达87.9%。

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