Existen muchos indicadores técnicos de los materiales de ánodo de grafito, y es difícil tenerlos en cuenta, principalmente incluyendo el área superficial específica, la distribución del tamaño de partícula, la densidad aparente, la densidad compactada, la densidad real, la capacidad específica de la primera carga y descarga, la primera eficiencia, etc. Además, existen indicadores electroquímicos como el rendimiento del ciclo, el rendimiento de la tasa, la hinchazón, etc. Entonces, ¿cuáles son los indicadores de rendimiento de los materiales de ánodo de grafito? El siguiente contenido es presentado por HCMilling (Guilin Hongcheng), el fabricante demateriales de ánodo molino de molienda.

01 superficie específica

Se refiere al área superficial de un objeto por unidad de masa. Cuanto menor sea la partícula, mayor será su área superficial específica.

El electrodo negativo con partículas pequeñas y alta superficie específica presenta más canales y trayectorias más cortas para la migración de iones de litio, lo que se traduce en un mejor rendimiento a altas velocidades de carga/descarga. Sin embargo, debido a la gran superficie de contacto con el electrolito, el área para la formación de la capa SEI también es grande, lo que reduce la eficiencia inicial. Por otro lado, las partículas más grandes ofrecen la ventaja de una mayor densidad de compactación.

La superficie específica de los materiales del ánodo de grafito es preferiblemente inferior a 5 m²/g.

02 Distribución del tamaño de las partículas

La influencia del tamaño de partícula del material del ánodo de grafito en su rendimiento electroquímico radica en que el tamaño de partícula del material del ánodo afectará directamente a la densidad aparente del material y a su superficie específica.

El tamaño de la densidad aparente afectará directamente a la densidad de energía volumétrica del material, y solo una distribución adecuada del tamaño de partícula del material puede maximizar su rendimiento.

03 Densidad de tapones

La densidad aparente es la masa por unidad de volumen, medida mediante la vibración que compacta el polvo. Es un indicador importante para evaluar el material activo. El volumen de la batería de iones de litio es limitado. Si la densidad aparente es alta, el material activo por unidad de volumen tiene una gran masa y, por lo tanto, la capacidad de la batería es alta.

04 Densidad de compactación

La densidad de compactación se refiere principalmente a la pieza polar, que es la densidad después del laminado después de que el material activo del electrodo negativo y el aglutinante se convierten en la pieza polar, densidad de compactación = densidad de área / (el espesor de la pieza polar después del laminado menos el espesor de la lámina de cobre).

La densidad de compactación está estrechamente relacionada con la capacidad específica de la lámina, la eficiencia, la resistencia interna y el rendimiento del ciclo de la batería.

Factores que influyen en la densidad de compactación: el tamaño, la distribución y la morfología de las partículas tienen un efecto.

05 Densidad real

El peso de la materia sólida por unidad de volumen de un material en estado absolutamente denso (excluyendo los huecos internos).

Dado que la densidad real se mide en estado compactado, será mayor que la densidad aparente. En general, la densidad real es mayor que la densidad compactada, que a su vez es mayor que la densidad aparente.

06 La primera capacidad específica de carga y descarga

El material del ánodo de grafito presenta una pérdida de capacidad irreversible durante el ciclo inicial de carga y descarga. Durante la primera carga de la batería de iones de litio, la superficie del ánodo se intercala con iones de litio y moléculas de disolvente del electrolito, lo que provoca la descomposición de la superficie del ánodo y la formación de una capa de pasivación SEI. Solo después de que la superficie del electrodo negativo esté completamente cubierta por la capa SEI, las moléculas de disolvente no podrán intercalarse y la reacción se detendrá. La formación de la capa SEI consume parte de los iones de litio, los cuales no pueden ser extraídos de la superficie del electrodo negativo durante la descarga, lo que causa una pérdida de capacidad irreversible y, por consiguiente, reduce la capacidad específica de la primera descarga.

07 Primera eficiencia de Coulomb

Un indicador importante para evaluar el rendimiento de un material de ánodo es su eficiencia de primera carga-descarga, también conocida como eficiencia coulómbica inicial. Por primera vez, la eficiencia coulómbica determina directamente el rendimiento del material del electrodo.

Dado que la capa SEI se forma principalmente en la superficie del material del electrodo, la superficie específica de este material influye directamente en el área de formación de dicha capa. Cuanto mayor sea la superficie específica, mayor será el área de contacto con el electrolito y, por consiguiente, mayor será el área disponible para la formación de la capa SEI.

En general, se cree que la formación de una película SEI estable es beneficiosa para la carga y descarga de la batería, mientras que una película SEI inestable es desfavorable para la reacción, ya que consume continuamente el electrolito, aumenta el grosor de la película SEI e incrementa la resistencia interna.

Rendimiento del ciclo 08

El rendimiento cíclico de una batería se refiere al número de ciclos de carga y descarga que experimenta bajo un régimen determinado, cuando su capacidad disminuye hasta un valor específico. En cuanto al rendimiento cíclico, la capa SEI dificulta la difusión de iones de litio hasta cierto punto. Conforme aumenta el número de ciclos, la capa SEI se desprende y se deposita en la superficie del electrodo negativo, lo que provoca un aumento gradual de la resistencia interna de este último, generando acumulación de calor y pérdida de capacidad.

09 Expansión

Existe una correlación positiva entre la expansión y la vida útil del ciclo. Tras la expansión del electrodo negativo, primero se deforma el núcleo del bobinado, se forman microfisuras en las partículas del electrodo negativo, se rompe y reorganiza la capa SEI, se consume el electrolito y se deteriora el rendimiento del ciclo; segundo, se comprime el diafragma. La presión, especialmente la extrusión del diafragma en el borde en ángulo recto de la oreja del polo, es muy intensa y puede provocar microcortocircuitos o microprecipitación de litio metálico durante el ciclo de carga y descarga.

En lo que respecta a la expansión en sí, los iones de litio se incrustan en el espacio interlaminar del grafito durante el proceso de intercalación, lo que resulta en una expansión de dicho espacio y un aumento de volumen. Esta expansión es irreversible. La magnitud de la expansión está relacionada con el grado de orientación del electrodo negativo, donde el grado de orientación es I004/I110, el cual se puede calcular a partir de los datos de difracción de rayos X. El material de grafito anisotrópico tiende a experimentar una expansión de la red cristalina en la misma dirección (el eje C del cristal de grafito) durante el proceso de intercalación de litio, lo que resulta en una mayor expansión de volumen de la batería.

10Rendimiento de la tasa

La difusión de iones de litio en el ánodo de grafito presenta una fuerte direccionalidad; es decir, solo puede insertarse perpendicularmente a la cara final del eje C del cristal de grafito. Los materiales de ánodo con partículas pequeñas y una superficie específica elevada ofrecen un mejor rendimiento a altas velocidades de carga/descarga. Además, la resistencia superficial del electrodo (debido a la capa SEI) y la conductividad del electrodo también influyen en dicho rendimiento.

Al igual que la vida útil y la expansión del ciclo, el electrodo negativo isotrópico posee numerosos canales de transporte de iones de litio, lo que resuelve los problemas de menor número de entradas y bajas tasas de difusión en la estructura anisotrópica. La mayoría de los materiales utilizan tecnologías como la granulación y el recubrimiento para mejorar su rendimiento a altas velocidades de carga y descarga.

HCMilling (Guilin Hongcheng) es un fabricante de molinos para la molienda de materiales de ánodos.Serie HLMXmateriales de ánodo súper-molino vertical fino, HCHmateriales de ánodo molino ultrafinoOtros molinos de molienda de grafito fabricados por nosotros se utilizan ampliamente en la producción de materiales para ánodos de grafito. Si tiene alguna necesidad relacionada, contáctenos para obtener más detalles sobre el equipo y proporciónenos la siguiente información:

Nombre de la materia prima

Finura del producto (malla/μm)

capacidad (t/h)