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834113604木虫 (正式写手)
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碳包覆对锂离子扩散的影响 已有21人参与
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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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 招聘 | 碳包覆 |
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shenbinssc
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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从液相到本体材料之间的锂离子扩散（延长扩散路径）。 另外就是我们通常测试扩散系数的方法通常是利用宏观电池测试，分析电流、电压等对时间的响应，一般认为这样计算得到的扩散系数为表观扩散系数，这样影响因素更多一些，包括锂离子的浓度梯度分布等 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 |
8楼2016-07-07 09:44:48
shenbinssc
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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，否则碳包覆磷酸铁锂，钛酸锂等提升倍率性能就很难解释了 发自小木虫Android客户端 |
16楼2016-07-07 11:36:35
shenbinssc
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26楼2016-07-07 15:41:04
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对CV测试锂离子的扩散系数不是太了解 但是GITT，PITT和EIS测试锂离子扩散系数的机理基本是一致的 其实早期利用间隙滴定的方法测试DLi+时，用到的电极都是二维的薄膜电极，其公式是由B-V公式+菲克定律推导来的，且都是基于二维的平板电极 这个很好理解，锂离子扩散延垂直平板的方向 而对于颗粒材料来看（下面是我的理解），以球形颗粒为例，化学反应后，由于扩散控制，锂离子在球表面和内部浓度不一致，呈现由内向外（脱锂）或者由外向内（嵌锂）的扩散，那么从整个球体来看，应该没有宏观上的电流定向移动。所以，个人认为这是基于平板电极得到的计算DLi+公式应该并不适应与该公式。 |
27楼2016-07-07 15:53:58
shenbinssc
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33楼2016-07-07 16:44:55