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mickey008999

至尊木虫 (著名写手)

[交流] 为什么锂离子电池正极材料容量辣么低,负极容量辣么高? 已有6人参与

突然好奇一个问题,为什么正极材料的容量都是100多,很少能到200以上,而负极材料随便上1000,更不要说像硅负极这种三、四千容量的?
是因为正极材料嵌锂电位太高,这种材料本身就比较少的原因吗?哪位大神可以交流下?
做了锂电几年了,从一开始就被灌输了正极材料容量低,负极容量高,这种刻板印象,突然想了解下原因是什么
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hgx0576

金虫 (正式写手)


小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
一般来说负极是利用的元素锂最外层的电子进行氧化还原反应得,单质或锂合金化合物原子量相对较小,而正极材料需要变价的元素如铁3+、Mn4+、Co3+的氧化物骨架使原子量变得比较大,比容量就会受到限止。因此正极容量一般不超过200mAh/g。嵌锂基氧化物牺牲容量换取了电化需循环性是有价值的,也是锂离子电池的基础设计。当然你不要蜗牛这个壳,容量就会变大,不过没有家,人生就不会稳定。你好可爱啊,很有灵感的样子。

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16楼2017-06-15 18:09:07
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lsh200100

铁杆木虫 (著名写手)

红尘来去一场梦



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7楼: Originally posted by mickey008999 at 2017-06-14 15:48:46
那请教一下,你个人觉得锂电的出路在哪里呢?正极容量上不去,负极再高也解决不了根本问题,是不是只有换别的路走了,比如锂空,锂硫...

锂电池没有出路问题,人才有出路问题。
有了小轿车,还有人骑自行车。都不是无所不能。不用想太多

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8楼2017-06-14 15:56:10
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mickey008999

至尊木虫 (著名写手)

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16楼: Originally posted by hgx0576 at 2017-06-15 18:09:07
一般来说负极是利用的元素锂最外层的电子进行氧化还原反应得,单质或锂合金化合物原子量相对较小,而正极材料需要变价的元素如铁3+、Mn4+、Co3+的氧化物骨架使原子量变得比较大,比容量就会受到限止。因此正极容量一 ...

一把年经了突然被说可爱,感觉好羞羞
谢谢你的回复,我确实从来没有从这个角度考虑过,可能因为一直以来都闷头做负极,做电解质,把自己的知识面也局限了。
我有时候会有些想法,但拿老板的话来说都是不切实际的,比如以前有一阵子拿鸡蛋内膜去做隔膜,做了一个月没下文了。后来又想用蜘蛛丝做隔膜,然后又没有然后了,还被老板说做事不够踏实。再在跑来企业工作,更不需要我这种想法多的人
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17楼2017-06-16 08:39:46
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mickey008999

至尊木虫 (著名写手)

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5楼: Originally posted by 壁花少年 at 2017-06-14 15:17:29
反应机制不一样导致的。正极主要是嵌入脱出型,而负极的嵌入脱出型材料容量也都不高

那请教一下,你个人觉得锂电的出路在哪里呢?正极容量上不去,负极再高也解决不了根本问题,是不是只有换别的路走了,比如锂空,锂硫
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7楼2017-06-14 15:48:46
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锂离子哪里跑

新虫 (正式写手)


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12楼: Originally posted by mickey008999 at 2017-06-15 08:16:45
确实是这样,看来要找到一种结构稳定,电位高,容量高的正极非常困难了。负极高容量的很多,但结构稳定的也不多...

所以目前商用的主流还是石墨负极,正极钴酸锂,磷酸铁锂等,真正要实质性的大幅度提高能量密度,太难了。目前的三元也是在已有的材料上掺杂改进,硅负极也是结合碳材料来改善,这一组合应该不久会取代现有石墨负极/钴酸锂和磷酸铁锂的部分份额

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13楼2017-06-15 08:23:47
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hgx0576

金虫 (正式写手)


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21楼: Originally posted by 腾飞的虫 at 2017-06-21 09:08:51
这个解释有一定道理,不过 同样是主要含有铁的磷酸铁锂 正极容量 一百多,而作为估计的 铁氧化物 容量就能大几百上千呢?...

通常作为氧化物为负极的材料大都没有明显的拓扑结构,储锂的机制也不同,大都是合金化机理。氧化物材料的表面未成键电子十分丰富、繁华许多,锂成键的形式多了需多,电极容量比完整意义的拓扑结构要大很好理解。

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22楼2017-06-21 10:14:25
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lsh200100

铁杆木虫 (著名写手)

红尘来去一场梦



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看看反应方程式就知道差距了。。。
2楼2017-06-14 13:08:57
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mickey008999

至尊木虫 (著名写手)

引用回帖:
2楼: Originally posted by lsh200100 at 2017-06-14 13:08:57
看看反应方程式就知道差距了。。。

反应方程式只是说明有这几种材料是这样啊,那会不会有特别能嵌锂的正极呢,现在大多都说是富锂材料,最高300多容量,但循环性能也不好
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3楼2017-06-14 13:40:28
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lsh200100

铁杆木虫 (著名写手)

红尘来去一场梦



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引用回帖:
3楼: Originally posted by mickey008999 at 2017-06-14 13:40:28
反应方程式只是说明有这几种材料是这样啊,那会不会有特别能嵌锂的正极呢,现在大多都说是富锂材料,最高300多容量,但循环性能也不好...

硫正极比容量不低吧
高容量的负极也没有循环好的
4楼2017-06-14 14:17:46
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壁花少年

金虫 (小有名气)


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反应机制不一样导致的。正极主要是嵌入脱出型,而负极的嵌入脱出型材料容量也都不高
5楼2017-06-14 15:17:29
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mickey008999

至尊木虫 (著名写手)

引用回帖:
4楼: Originally posted by lsh200100 at 2017-06-14 14:17:46
硫正极比容量不低吧
高容量的负极也没有循环好的...

嗯嗯,有道理,因素有多种啊,看来很难找到容量高又稳定的正极,至少容量和稳定性跟石墨负极差不多的就非常困难了
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6楼2017-06-14 15:46:44
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mickey008999

至尊木虫 (著名写手)

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8楼: Originally posted by lsh200100 at 2017-06-14 15:56:10
锂电池没有出路问题,人才有出路问题。
有了小轿车,还有人骑自行车。都不是无所不能。不用想太多...

豁然开朗!多谢!!
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9楼2017-06-14 15:59:51
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壁花少年

金虫 (小有名气)


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8楼: Originally posted by lsh200100 at 2017-06-14 15:56:10
锂电池没有出路问题,人才有出路问题。
有了小轿车,还有人骑自行车。都不是无所不能。不用想太多...

哈哈哈,此楼正解!
对于个人来说,想发高档次文章,那就去做锂硫锂空什么的;如果致力于将来从事锂离子电池行业的工业化生产,那还是去钻研钻研现有的常用正负极材料,以及整个电池的组装技术什么的更靠谱。
10楼2017-06-14 16:07:36
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