Som et av de fire hovedmaterialene til litium-ion-batterier, bestemmer det negative elektrodematerialet, dets spesifikke kapasitet og driftsspenning direkte energitettheten og driftsspenningen til batteriet. Selv om silisiummaterialer gradvis blir industrialiserte, er dagens mainstream negative elektrodematerialer fortsatt grafitt. Det negative elektrodematerialet har et lavere litiuminterkalasjonspotensial under reaksjonsprosessen, og den interkalerte litiuminterkaleringsforbindelsen som genereres samtidig erstatter den negative metalllitiumelektroden, og unngår derved avsetning av metalllitiumdendritter, slik at sikkerheten er betydelig forbedret. Som siste tema av de fire hovedmaterialene til litiumbatterier, vil vi ha en systematisk og intuitiv forståelse av grafittmaterialer gjennom grunnleggende kunnskap,

Grafittmaterialer er hovedsakelig delt inn i kunstig grafitt og naturlig grafitt. Kunstig grafitt kan deles inn i MCMB (mesokarbon mikrosfærer), mykt karbon og hardt karbon i henhold til forskjellige prosessteknikker. Den ideelle grafitten har en lagdelt struktur. I likhet med benzenringen er lagene forbundet med store π-bindinger; den har et 2H-type sekskantet krystallsystem og et 3R-type romboedrisk krystallsystem.

For ideell grafitt er dens teoretiske kapasitet 372mAh/g, men i selve batteridesignprosessen er den negative elektroden generelt overdreven med 5%-10%. Samtidig dannes SEI-filmen under den første ladeprosessen for å beskytte den negative elektrodeoverflaten og forhindre elektrolyse. Den videre reaksjonen mellom væsken og den negative elektroden, og kvaliteten på denne filmen vil direkte påvirke ytelsen til batteriet.

Etter hvert som litiumion-interkalasjonen i grafitt-negative elektroden blir dypere og dypere (trinn-4-trinn-1), endres overflatefargen på den negative elektroden gradvis, fra svart til blå-svart til mørk gul og til slutt til gylden gul, og den negative grafittelektroden fullfører også C -----LiC12----LiC6-transformasjonen, og fullfører dermed ladeprosessen.

Forskjellen i morfologi mellom naturlig grafitt og kunstig blekk er at naturlig grafitt har forskjellige partikkelstørrelser og bred partikkelstørrelsesfordeling. Ubehandlet naturlig grafitt kan ikke brukes direkte som negativt elektrodemateriale. Det må behandles etter en rekke prosesser. Imidlertid er kunstig grafitt mer konsistent i morfologi og partikkelstørrelsesfordeling; det antas generelt at naturlig grafitt har høy kapasitet, høy komprimeringstetthet og relativt billig pris, men på grunn av forskjellige partikkelstørrelser er det mange overflatedefekter som ikke er kompatible med elektrolytter. Kompatibiliteten til grafitt er relativt dårlig, og det er mange bivirkninger; mens kunstig grafitt har mer balanserte egenskaper, god syklusytelse, bedre kompatibilitet med elektrolytt og høyere pris.

For negative elektrodematerialer hører vi ofte begrepet orienteringsgrad, som er den såkalte OI-verdien. Størrelsen vil direkte påvirke elektrolyttinfiltrasjonen til den negative elektroden, impedansen til overflaten og ytelsen til høyhastighets ladning-utladning. Utvidelse under sykling.
Orienteringsgrad=I(004)/I(110), som kan beregnes fra XRD-data.

Med reduksjonen av orienteringsgraden forbedres evnen til høyhastighetslading gradvis, og når en stabil verdi.

I tillegg har morfologien til den negative grafittelektroden også stor innflytelse på batteriytelsen. Kontakten mellom sfæriske grafittpartikler er åpenbart ikke like god som for uregelmessige grafittpartikler, så impedansen vil også være større, noe som er viktig for materialdesign. I én retning øker kontaktflaten og reduserer kontaktmotstanden ved å matche partikkelstørrelsen og sikre overflatekontakten mellom partiklene, og dermed oppnå formålet med å redusere polarisering.

Beleggtilstanden til selve materialet vil også påvirke ytelsen til den negative elektroden. Vanligvis er noen amorfe karbonmaterialer belagt for å forbedre grensesnittimpedansen til den negative elektroden og forbedre lavtemperaturen og syklusytelsen.

Ettersom batteriets energitetthet øker, nærmer kapasitetsutnyttelsesgraden til den grafittnegative elektroden seg gradvis den teoretiske verdien, og komprimeringen vil bli høyere og høyere, noe som krever at stabiliteten til den negative grafittelektroden forbedres tilsvarende. Urenhet og belegg er fortsatt en vanlig behandlingsmetode. Etter modifisering kan strukturen og overflatetilstanden til grafittanoden beskyttes under syklusen, noe som øker stabiliteten til syklusen. I tillegg kan innføringen av metall- og ikke-metallelementer også betydelig forbedre ytelsen til den negative elektroden.

Denne gangen introduserer jeg hovedsakelig litt grunnleggende kunnskap om negativ elektrode. Den neste artikkelen vil hovedsakelig introdusere deteksjon av negative elektroderelaterte parametere, så følg med. "