人造石墨负极材料在循环中容易膨胀的主要原因可归纳为以下四点,涉及材料结构、工艺参数及性能特性:
石墨化工艺影响 石墨化温度(2200-3300℃)和时间不足会导致石墨化度低,颗粒结构不均匀,从而增加循环中的体积变化和微裂纹形成。
颗粒尺寸与粘结剂依赖
大颗粒人造石墨易膨胀且循环寿命短,而小颗粒虽能提升能量密度,但需更多粘结剂,可能引发接触损失和SEI膜破裂。
焦原料特性
针状焦等原料的各向异性结构在嵌锂过程中沿C轴方向膨胀显著,导致倍率性能下降和循环稳定性差。
工艺参数与应力释放
极片冷压过程中产生的压应力在循环中释放,结合电解液溶胀等因素,加剧石墨体积变化,引发微裂纹和SEI膜动态变化。
总结:
人造石墨负极膨胀是材料结构、工艺及原料特性共同作用的结果,需通过优化石墨化工艺、颗粒尺寸及工艺参数来平衡性能与安全性。
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