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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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shenbinssc

捐助贵宾 (著名写手)


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送红花一朵
引用回帖:
10楼: Originally posted by 蜗牛梦 at 2016-07-07 10:40:54
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 ...

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

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雄关漫道真如铁,而今迈步从头越!
16楼2016-07-07 11:36:35
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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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TUSHUIBIN

金虫 (正式写手)

3楼2016-07-06 20:46:48
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chenyant

金虫 (著名写手)


小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
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,一个博后前后花了三年时间。

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4楼2016-07-06 21:16:21
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