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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 电化学 » 化学电源 » 碳包覆对锂离子扩散的影响
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834113604

木虫 (正式写手)
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8楼: Originally posted by shenbinssc at 2016-07-07 09:44:48
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 ...

你说：“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”
你是想表达锂离子的扩散系数大小是：包覆碳大于碳层
但是如果没有碳层就减少了锂离子在碳层中扩散的路径和时间
你说：“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”
浓度梯度是在包覆层到材料层，还是包覆层到电解液层，还是电解液层经过包覆层到材料层
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生活要TM有激情
21楼2016-07-07 12:51:32
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834113604

木虫 (正式写手)
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8楼: Originally posted by shenbinssc at 2016-07-07 09:44:48
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 ...

你说：“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”
你是想表达锂离子的扩散系数大小是：包覆碳大于碳层
但是如果没有碳层就减少了锂离子在碳层中扩散的路径和时间
你说：“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”
浓度梯度是在包覆层到材料层，还是包覆层到电解液层，还是电解液层经过包覆层到材料层
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生活要TM有激情
22楼2016-07-07 12:51:38
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834113604

木虫 (正式写手)
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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 ...

我也是这么认为的，此外也可以考虑一下负极材料的嵌锂过程
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生活要TM有激情
23楼2016-07-07 12:52:54
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jymm

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20楼: Originally posted by 834113604 at 2016-07-07 12:45:41
我想问你所说的副反应是SEI么？
但是有些文献也会在材料表面主动形成一层SEI以增加材料的cyclability。所以我觉得不单单只是这样的一个问题吧，其实我问的就是你回答中提到的，包覆对锂离子的迁移会有阻碍，比较这 ...

SEI是在阳极表面，它确实是会起到增强循环的作用，比如电池中经常会加一些容易形成SEI的添加剂。我所说的副反应是指阴极材料表面和电解液的反应，会形成类似SEI的CEI，它是在阴极表面的，而这种由于副反应生成的膜，对锂离子迁移是非常不利的，大多数包覆的文章都会提到包覆相对于未包覆可以减缓DCR的增长，就是这个原因。包覆并非锂离子不脱或不嵌。
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24楼2016-07-07 14:57:53
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蜗牛梦

木虫 (著名写手)
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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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    • 2016-07-07 15:06:44, 3.39 M
蜗牛，为梦想而活！
25楼2016-07-07 15:08:42
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shenbinssc

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19楼: Originally posted by 834113604 at 2016-07-07 12:37:30
那么锂离子在碳层中的扩散呢？
...

可以将这层碳理解成石墨，只是石墨化程度低，d值更大，更易于锂离子的扩散
我一般这么理解
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雄关漫道真如铁，而今迈步从头越！
26楼2016-07-07 15:41:04
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shenbinssc

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25楼: Originally posted by 蜗牛梦 at 2016-07-07 15:08:42
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！...

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。
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27楼2016-07-07 15:53:58
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manuphy

金虫 (正式写手)
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碳在几伏开始嵌锂？表面导电性差如何把电子转移走？

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28楼2016-07-07 16:09:38
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834113604

木虫 (正式写手)
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24楼: Originally posted by jymm at 2016-07-07 14:57:53
SEI是在阳极表面，它确实是会起到增强循环的作用，比如电池中经常会加一些容易形成SEI的添加剂。我所说的副反应是指阴极材料表面和电解液的反应，会形成类似SEI的CEI，它是在阴极表面的，而这种由于副反应生成的膜 ...

我想说的是半电池唉，对于半电池的话，CEI就是SEI吧
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生活要TM有激情
29楼2016-07-07 16:18:28
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28楼: Originally posted by manuphy at 2016-07-07 16:09:38
碳在几伏开始嵌锂？表面导电性差如何把电子转移走？

普遍认为是碳的平台电位是在0.05
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生活要TM有激情
30楼2016-07-07 16:23:18
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