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834113604

木虫 (正式写手)

[交流] 碳包覆对锂离子扩散的影响 已有21人参与

如题,从做锂电池开始我就一直想不明白,对电池材料进行碳包覆为何会改善电池的性能。
在嵌锂或脱锂材料中,对此种材料进行碳包覆,会在其表面形成一层薄薄的碳膜,由于碳是导电的,所以有效的提高了材料表面的导电性,降低了材料的表面电阻,但是我所说的前提是这些材料是嵌锂或脱锂材料,包覆的碳膜会在第一程度上阻碍锂离子的扩散,这就影响了他的容量问题,这样其容量应该减小啊!但是碳本身是有容量的,如果单纯是1+1的想法,即嵌脱锂材料的容量加上碳本身的容量,这样容量应该增加,但是由于嵌脱锂材料是在碳里面,我们可以认为材料的嵌脱锂会被碳所阻碍,所以我想问的是为什么在碳包覆后,材料的嵌脱锂不仅没有被阻碍,反而提升了其扩散作用(或者说提升其扩散系数)
此外,我们对材料做形貌的意义,其实纳米材料的意义是增加材料的表面积,这样就能减小锂离子的扩散距离,如果在这层距离之间加一层类似增透膜的膜,真的能改善其性能么?难道说锂离子在碳里面是角色类似电子在银材料的角色么?
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蜗牛梦

木虫 (著名写手)


小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
楼主的问题 非常好……帮顶!  我曾经也思考过,想过……简单点:就是碳包覆能改善正极材料的锂离子扩散能力么……
蜗牛,为梦想而活!
2楼2016-07-05 19:29:04
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蜗牛梦

木虫 (著名写手)

引用回帖:
4楼: Originally posted by chenyant at 2016-07-07 00:16:21
没这么简单,非常深奥。我国外老板给世界第二大磷酸铁锂生产商做他们碳包覆的基础研究,就是想搞清什么晶态,多厚最好,机理是什么。当然具体内容保密我也不知道,只知道边角料发了两篇nature子期刊,一个博后前后花 ...

孙老师么……
蜗牛,为梦想而活!
9楼2016-07-07 10:36:26
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蜗牛梦

木虫 (著名写手)


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8楼: Originally posted by shenbinssc at 2016-07-07 12:44:48
不是做碳包覆的,简单的说说自己的一些理解
个人认为,就表面改性而言,应该不会影响材料本身的扩散系数(扩散系数之于材料应该类似于密度之类的性能,只跟材料本身的结构性能相关),而通常理解的影响扩散是影响了 ...

而碳包覆本身提升材料的导电性,减少电化学反应传荷阻抗,个人理解是增大反应时局部锂离子的浓度梯度,从而加速锂离子的扩散
另外包覆的碳材料本身可能是非晶态的,这样锂离子在其间的扩散系数应该远大于材料晶格中的扩散

针对你说的这两点,要知道,这个就是速度控制步骤的影响了,短板效应,外部再怎么快,包覆体相结构不变,内部扩散照样不变……锂离子在正极材料体相中的扩散 仍 拉低整体反应速率。

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蜗牛,为梦想而活!
10楼2016-07-07 10:40:54
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蜗牛梦

木虫 (著名写手)


小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
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4楼: Originally posted by chenyant at 2016-07-07 00:16:21
没这么简单,非常深奥。我国外老板给世界第二大磷酸铁锂生产商做他们碳包覆的基础研究,就是想搞清什么晶态,多厚最好,机理是什么。当然具体内容保密我也不知道,只知道边角料发了两篇nature子期刊,一个博后前后花 ...

的确非常复杂,看见好多文献,一个正极材料,做一个碳包覆,并与未包覆的材料作对比,CV或者EIS,计算一下,说明锂离子扩散系数增加了。但论计算方法而言,CV还准确些,EIS不好说了。但论结果----包覆增加锂离子扩散系数,文献中的结论始终是想不明白……为什么增加了……欢迎多参与讨论
蜗牛,为梦想而活!
12楼2016-07-07 10:44:38
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蜗牛梦

木虫 (著名写手)


小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
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11楼: Originally posted by 2243628851 at 2016-07-07 13:43:55
顶。发现前面几楼评论的都是写手之类的,这个问题不简单,先收藏再说

你呀,看你的金币   你才像写手!
蜗牛,为梦想而活!
13楼2016-07-07 10:46:58
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蜗牛梦

木虫 (著名写手)


小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
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14楼: Originally posted by 2243628851 at 2016-07-07 14:14:57
额,我金币138.9啊,有什么问题嘛?你是不是误会我了啊?我只是觉得这个问题很有价值,而且评论的都是前辈级人物,好多想法我都没想到,你看小木虫上给你的名字后面评论也是“著名写手”啊,说明你是前辈,我是新虫 ...

不好意思,我理解错了……见谅……您也别回复了,我俩回复多了像是灌水,影响帖子质量……
蜗牛,为梦想而活!
15楼2016-07-07 11:19:59
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蜗牛梦

木虫 (著名写手)


小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
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16楼: Originally posted by shenbinssc at 2016-07-07 14:36:35
扩散通量和扩散系数不是一回事(请参考菲克定律),我的意思是是不是从另外一个角度去考虑这个问题(锂浓度梯度)
另外决速步骤的问题,在大电流高倍率的情况下,单纯考虑锂离子在体相扩散应该是不够的,否则碳包覆 ...

这里的有一篇文章,就说了   碳包覆没有提高锂离子扩散系数,反而是降低了……而且,引用文献中也有类似的观点……文章中的结论也很有意思!

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蜗牛,为梦想而活!
25楼2016-07-07 15:08:42
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