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碳纳米管在锂离子电池负极材料中的应用

来源:广州宏武材料科技有限公司 碳纳米管生产专家    发布时间:2018-08-14浏览量:

1、 碳纳米管直接作锂离子电池负极材料的缺点

      碳纳米管的微观结构使得锂离子的嵌入深度小、行程短及嵌入位置多,同时因碳纳米管导电性能很好,具有较好的电子传导和离子运输能力,适合作锂离子电池负极材料。但采用碳纳米管直接作为锂离子电池负极材料也存在不足之处:

(1)第一次不可逆容量较大,首次充放电效率比较低;

(2)碳纳米管负极缺乏稳定的电压平台;

(3)碳纳米管存在电位滞后现象。这些都限制了碳纳米管作为锂离子电池负极材料的实际应用。


2、 碳纳米管-硅基复合材料在锂电池负极材料中的应用

      硅作为锂电池负极材料,具有很高的理论比容量(4200 mAh/g),同时硅材料具有较低的放电电位,有利于锂离子电池输出较高的电压,且硅的储量非常丰富。然而,硅在充放电过程中体积变化非常大(大约400%),使得硅材料在数个循环后迅速粉化失效,导致循环稳定性急剧变差;还有硅的导电性也不好。碳纳米管的引入不仅可以抑制充放电过程中硅材料的体积变化;同时,碳纳米管优异的导电性也有助于提高锂离子在材料中的运输扩散速率,从而提升复合材料的储锂性能。

3、 碳纳米管-金属氧化物复合材料在锂电池负极材料中的应用

      与硅材料类似,金属氧化物也存在电导率低,在充放电过程中体积变化太大的问题。碳纳米管可以在纳米尺度上与金属氧化物实现复合,从而克服金属氧化物导电性差的缺点,减少充放电过程产生的极化现象;此外,碳纳米管也为金属氧化物颗粒提供了力学骨架,避免其粉化而产生容量衰减。

4、碳纳米管与硅或金属氧化物形成复合材料的方法

      已有的研究结果表明有机械和化学处理两种方法。其中,采用机械处理得到的复合材料的循环性能有待提高;而化学处理得到的复合材料既能保持高容量的特性,碳纳米管坚韧的石墨管壁又能有效地抑制高容量材料的体积膨胀,从而提高碳纳米管的电化学性能。



来源:中国粉体网

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