石墨等锂离子电池负极材料比表面积的测试影响因素研究

精微高博 2020-10-21 | 阅读：4408

锂离子电池由正极、负极、隔膜和电解液组成，正负极浸润在电解液中，在充电过程中，负极接受锂离子的嵌入，放电过程中，实现锂离子的脱出。负极材料对电池的容量和循环性能有着决定性作用，根据嵌锂机理，通常将锂离子电池负极材料分为嵌入型、合金型和转化反应型[1]。

与其他碳材料相比，石墨类材料在反应过程中具有较低的嵌锂电位，同时生成的插锂层间化合物代替金属锂负极，从而避免了金属锂枝晶的沉积,因此安全性得以显著提高，且石墨材料来源广泛、价格便宜，是较早应用的负极材料，也是目前主流的锂离子电池负极材料。

在液态锂离子电池的首次充放电过程中，电极材料与电解液在固液相界面上发生反应，形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层。这种钝化层是Li+的优良导体，Li+可以经过该钝化层自由地嵌入和脱出，因此被称为“固体电解质界面膜”简称SEI膜。

SEI膜的形成消耗了部分锂离子，使得首次充放电不可逆容量增加，降低了电极材料的充放电效率。负极材料比表面积大小会影响SEI膜的生成，从而影响锂离子电池的性能。本文以石墨为例，探究影响锂离子电池负极材料比表面积的因素。

“GB/T 24533-2019锂离子电池石墨类负极材料^[2]”、“GB/T 38824-2020 软炭^[3]”、“GB/T30836-2014锂离子电池用钛酸锂及其炭复合负极材料^[4]”、《“硅碳”和“球形石墨”国家标准征求意见稿》等，都规定了作为锂离子负极材料的比表面积范围，详见附录。

参考文献（均可点击下载！）

[1]杨文涛. 微纳多孔硅/碳复合材料的制备及作为锂离子电池负极材料性能研究

[2]GB/T24533-2019.锂离子电池石墨类负极材料[S].

[3]GB/T 38824-2020.软炭[S].

[4]GB/T30836-2014.锂离子电池用钛酸锂及其炭复合负极材料[S].

[5]GB/T19587-2017.气体吸附BET法测定固态物质比表面积[S].

[6]近藤精一,石川达雄,安部郁夫.吸附科学[M].原著第二版.化学工业出版社,2005:20.