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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 » 电化基础 » 为什么锂离子电池正极材料容量辣么低，负极容量辣么高？
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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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在工作中寻找乐趣
1楼 2017-06-14 11:52:16
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hgx0576

金虫 (正式写手)
★
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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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mickey008999
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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mickey008999
8楼2017-06-14 15:56:10
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mickey008999

至尊木虫 (著名写手)
送红花一朵
引用回帖:
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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在工作中寻找乐趣
17楼2017-06-16 08:39:46
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mickey008999

至尊木虫 (著名写手)
引用回帖:
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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在工作中寻找乐趣
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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mickey008999
22楼2017-06-21 10:14:25
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普通回帖

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。。。
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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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在工作中寻找乐趣
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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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
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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
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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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在工作中寻找乐趣
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。
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10楼2017-06-14 16:07:36
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