En tant que l'un des quatre principaux matériaux des batteries lithium-ion, le matériau de l'électrode négative, sa capacité spécifique et sa tension de fonctionnement déterminent directement la densité d'énergie et la tension de fonctionnement de la batterie. Bien que les matériaux en silicium s'industrialisent progressivement, les principaux matériaux d'électrode négative actuels sont toujours en graphite. Le matériau d'électrode négative a un potentiel d'intercalation de lithium inférieur pendant le processus de réaction, et le composé d'intercalation de lithium intercalé généré en même temps remplace l'électrode négative de lithium métallique, évitant ainsi le dépôt de dendrites de lithium métallique, de sorte que la sécurité est considérablement améliorée. Comme dernier thème des quatre principaux matériaux des batteries au lithium, nous aurons une compréhension systématique et intuitive des matériaux en graphite à travers des connaissances de base,

Les matériaux en graphite sont principalement divisés en graphite artificiel et en graphite naturel. Le graphite artificiel peut être divisé en MCMB (microsphères de mésocarbone), en carbone mou et en carbone dur selon différentes techniques de traitement. Le graphite idéal a une structure en couches. Semblable au cycle benzénique, les couches sont reliées par de grandes liaisons π ; il possède un système cristallin hexagonal de type 2H et un système cristallin rhomboédrique de type 3R.

Pour le graphite idéal, sa capacité théorique est de 372 mAh/g, mais dans le processus de conception de la batterie, l'électrode négative est généralement excessive de 5 % à 10 %. Dans le même temps, le film SEI est formé au cours du premier processus de charge pour protéger la surface de l'électrode négative et empêcher l'électrolyse. La réaction ultérieure entre le liquide et l'électrode négative et la qualité de ce film affecteront directement les performances de la batterie.

Au fur et à mesure que l'intercalation des ions lithium dans l'électrode négative en graphite devient de plus en plus profonde (étape-4-étape-1), la couleur de surface de l'électrode négative change progressivement, du noir au bleu-noir au jaune foncé et enfin au jaune doré, et l'électrode négative en graphite complète également la transformation C -----LiC12----LiC6, complétant ainsi le processus de charge.

La différence de morphologie entre le graphite naturel et l'encre artificielle est que le graphite naturel a des tailles de particules différentes et une large distribution granulométrique. Le graphite naturel non traité ne peut pas être utilisé directement comme matériau d'électrode négative. Il doit être traité après une série de processus. Cependant, le graphite artificiel est plus cohérent dans la morphologie et la distribution granulométrique; on pense généralement que le graphite naturel a une capacité élevée, une densité de compactage élevée et un prix relativement bon marché, mais en raison des différentes tailles de particules, il existe de nombreux défauts de surface qui ne sont pas compatibles avec les électrolytes. La compatibilité du graphite est relativement médiocre et il existe de nombreuses réactions secondaires; tandis que le graphite artificiel a des propriétés plus équilibrées, de bonnes performances de cycle, une meilleure compatibilité avec l'électrolyte et un prix plus élevé.

Pour les matériaux d'électrodes négatives, on entend souvent le concept de degré d'orientation, qui est ce que l'on appelle la valeur OI. Sa taille affectera directement l'infiltration d'électrolyte de l'électrode négative, l'impédance de la surface et les performances de charge-décharge à haut débit. Expansion pendant le cyclisme.
Degré d'orientation = I(004)/I(110), qui peut être calculé à partir des données XRD.

Avec la diminution du degré d'orientation, la capacité de charge à haut débit est progressivement améliorée, atteignant une valeur stable.

De plus, la morphologie de l'électrode négative en graphite a également une grande influence sur les performances de la batterie. Le contact entre les particules de graphite sphériques n'est évidemment pas aussi bon que celui des particules de graphite irrégulières, de sorte que l'impédance sera également plus grande, ce qui est important pour la conception des matériaux. Dans une direction, faire correspondre la taille des particules et assurer le contact de surface entre les particules augmente la surface de contact et réduit la résistance de contact, atteignant ainsi l'objectif de réduction de la polarisation.

L'état de revêtement du matériau lui-même affectera également les performances de l'électrode négative. Généralement, certains matériaux de carbone amorphe sont revêtus pour améliorer l'impédance d'interface de l'électrode négative et améliorer les performances à basse température et de cycle.

Au fur et à mesure que la densité d'énergie de la batterie augmente, le taux d'utilisation de la capacité de l'électrode négative en graphite se rapproche progressivement de la valeur théorique et le compactage sera de plus en plus élevé, ce qui nécessite d'améliorer la stabilité de l'électrode négative en graphite en conséquence. Les impuretés et le revêtement sont toujours une méthode de traitement courante. Après modification, la structure et l'état de surface de l'anode en graphite peuvent être protégés pendant le cycle, ce qui améliore la stabilité du cycle. De plus, l'introduction d'éléments métalliques et non métalliques permet également d'améliorer considérablement les performances de l'électrode négative.

Cette fois, j'introduis principalement quelques connaissances de base sur l'électrode négative. Le prochain article présentera principalement la détection des paramètres liés aux électrodes négatives, alors restez à l'écoute. "