1. <center id="ihmue"></center>
        <mark id="ihmue"></mark>

        <samp id="ihmue"></samp>

        精品国产午夜理论片不卡_99这里只有精品_黑人大战亚洲人精品一区_精品国产免费一区二区三区香蕉_99久久精品美女高潮喷水

        手機版

        掃一掃,手機訪問

        關(guān)于我們 加入收藏

        元能科技(廈門)有限公司

        1 年金牌會員

        已認證

        撥打電話
        獲取底價
        提交后,商家將派代表為您專人服務(wù)
        立即發(fā)送
        點擊提交代表您同意 《用戶服務(wù)協(xié)議》
        當(dāng)前位置:
        元能科技 >技術(shù)文章 >

        硬碳和石墨材料導(dǎo)電性與壓縮性能分析

        硬碳和石墨材料導(dǎo)電性與壓縮性能分析
        元能科技  2024-05-28  |  閱讀:1360

        手機掃碼查看

        隨著新能源行業(yè)的快速發(fā)展,市場對鋰離子電池的需求也越來越多,由于鋰離子電池的原材料資源限制及成本問題,鈉離子電池也逐漸受到了很多研究人員的關(guān)注。其中,鋰離子電池中最常用的石墨負極,用在鈉離子電池中時,由于熱力學(xué)原因,鈉離子難以嵌入石墨層間,不容易與碳形成穩(wěn)定的插層化合物,因此鈉離子電池難以將石墨作為負極材料1,而無定性的硬碳材料擁有很好的儲鈉性能(比容量300mAh/g)及較低的儲鈉電位(平臺電壓在0.1V左右),是目前最有前景的鈉離子電池負極材料。石墨和硬碳材料除了眾所周知的結(jié)構(gòu)、形貌及電化學(xué)曲線的差異,粉末的電導(dǎo)率和壓實密度以及反彈性能有多大差異呢?本文各選取了兩種常用的石墨和硬碳粉末,對比兩類材料的導(dǎo)電性和壓實密度及反彈性能的差異,更深入的了解這兩款材料的性能。

        1.png


        圖1.石墨、硬碳和軟碳的結(jié)構(gòu)差異2

        實驗測試信息

        · 測試設(shè)備:

        采用PRCD3100(IEST-元能科技)對兩種石墨和兩種硬碳粉末進行四探針電導(dǎo)率和壓實密度測試,設(shè)備如圖2所示。

        2.png


        圖2.PRCD3100外觀圖(a)

        3.png

        圖2.PRCD3100結(jié)構(gòu)圖(b)

        · 測試參數(shù):

        施加壓強范圍5-200MPa,間隔20MPa,保壓10s。


        實驗結(jié)果分析

        對四種石墨和硬碳材料的電導(dǎo)率和壓實密度測試曲線如圖3所示,從結(jié)果曲線上看,兩種石墨的電導(dǎo)率及壓實密度均顯著大于兩種硬碳材料。不同的石墨材料,由于其石墨化程度或者結(jié)構(gòu)形貌不同,在電導(dǎo)率方面也有差異。

        4.png

        5.png圖3.四個石墨和硬碳材料的電導(dǎo)率和壓實密度曲線

        對四種材料進行加壓和卸壓測試,按照如圖4(a)中的壓強變化曲線加載壓力,對應(yīng)的材料厚度變化以及厚度反彈曲線如圖4(a)和(b)。當(dāng)取相同質(zhì)量的四種粉末進行加壓測試時,硬碳材料的厚度絕對值及厚度反彈的變化量均大于石墨材料。石墨材料約在50MPa時,厚度反彈量相對穩(wěn)定,而硬碳材料在50MPa以上時,厚度反彈量還在逐漸增大。采用如圖4(c)的不斷加壓至最大壓強后再卸壓的方式,得到如圖4(d)的應(yīng)力應(yīng)變曲線,通過分析最大形變量、可逆形變量和不可逆形變量,如表1所示,可發(fā)現(xiàn)硬碳材料的可逆形變均大于石墨材料,且從應(yīng)力應(yīng)變曲線的斜率上來看,石墨材料的壓縮模量小于硬碳材料。以上結(jié)果說明石墨材料能達到的壓實密度比硬碳材料更高。

        111435_176549_jswz.png

        111553_311578_jswz.png

        111631_186123_jswz.png9.jpg

        圖4.四個材料的加壓卸壓時的應(yīng)力應(yīng)變曲線

        10.png

        表1.四個材料的形變量數(shù)據(jù)匯總

        根據(jù)以上測試結(jié)果,石墨的導(dǎo)電性好于硬碳,且顆粒層級的壓縮性能比硬碳好。從硬碳和石墨的結(jié)構(gòu)差異分析原因,如圖5和6所示。石墨是片層結(jié)構(gòu),每個片層內(nèi)碳組成平面六邊形結(jié)構(gòu),一個碳原子周圍三個碳碳單鍵,而碳原子最外層有四個價電子,石墨中每個碳原子都剩了一個價電子未成鍵,片層之間通過范德華力結(jié)合。當(dāng)通電時,這些未成鍵的價電子就會在層內(nèi)定向移動形成電流,因此石墨導(dǎo)電性比較好。而硬碳材料由于其前驅(qū)體中存在分子交聯(lián)及共價C-O-C鍵等結(jié)構(gòu),導(dǎo)致其在熱解過程中更易形成剛性交聯(lián)結(jié)構(gòu),并產(chǎn)生大量的缺陷、微孔和含氧官能團等。這些結(jié)構(gòu)在炭化階段會抑制石墨片生長與取向堆垛,并形成大量隨機分布的彎曲石墨片,即使在2500℃乃至更高的溫度下,材料也不會形成石墨,只能形成短程有序、長程無序的石墨微晶結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)阻礙了電子的定向移動,因此硬碳材料的電導(dǎo)率更低。

        材料加壓過程中,首先粉末顆粒受到壓力發(fā)生位移填充顆粒之間的孔隙,顆粒接觸面積增加,電導(dǎo)率和壓實密度相應(yīng)增加。隨著壓力進一步增加,顆粒之間完全相互接觸,顆粒間大部分孔隙被填充,變形抗力增加。壓力繼續(xù)增加,使顆粒發(fā)生可恢復(fù)的彈性應(yīng)變,石墨的壓實密度接近材料本真密度2.3g/cm3,而硬碳內(nèi)部存在的大量微孔,在200MPa壓力下幾乎無法被填充完全,因此硬碳的壓實密度比石墨更低,但是硬碳的無序化程度更高,其微觀結(jié)構(gòu)中碳層的堆疊和交聯(lián)等相互作用,使其發(fā)生的彈性應(yīng)變更大,因此卸壓后硬碳的厚度反彈更大些。

        11.png

        圖5.石墨、硬碳和軟碳材料的形成及微觀結(jié)構(gòu)2

        12.png

        圖6.硬碳材料的結(jié)構(gòu)分析示意圖2

        實驗總結(jié)

        本文采用PRCD3100測試了石墨和硬碳粉末的電導(dǎo)率和壓實密度及反彈性能,發(fā)現(xiàn)石墨的導(dǎo)電性大于硬碳,且顆粒層級的壓縮性能比硬碳大,這主要與兩種材料的微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)。當(dāng)將二者用于不同體系的電池中時,除了考慮導(dǎo)電性和壓縮性,還要綜合考慮其儲鈉或儲鋰性能等方面。


         參考文獻

        ? 胡永勝,陸雅翔,陳立泉等,《鈉離子電池科學(xué)與技術(shù)》,科學(xué)出版社,2020,134-137.


        ? Lijing Xie, Cheng Tang, Zhihong Bi, et al. Hard Carbon Anodes for Next-Generation Li-Ion Batteries: Review and Perspective. Adv. Energy Mater. 2021, 2101650.

        相關(guān)產(chǎn)品

        更多

        電化學(xué)性能分析儀

        型號:ERT7008

        面議
        原位膨脹分析系統(tǒng)

        型號:SWE2110

        面議

        虛擬號將在 秒后失效

        使用微信掃碼撥號

        為了保證隱私安全,平臺已啟用虛擬電話,請放心撥打(暫不支持短信)
        留言咨詢
        (我們會第一時間聯(lián)系您)
        關(guān)閉
        留言類型:
             
        *姓名:
        *電話:
        *單位:
        Email:
        *留言內(nèi)容:
        (請留下您的聯(lián)系方式,以便工作人員及時與您聯(lián)系!)
        色欲人妻综合网_99这里只有精品_黑人大战亚洲人精品一区_精品国产免费一区二区三区香蕉
          1. <center id="ihmue"></center>
            <mark id="ihmue"></mark>

            <samp id="ihmue"></samp>