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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 » 关于锂电池
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xiaodui

铁杆木虫 (著名写手)

[交流] 关于锂电池

请教各位大侠，半电池测试中，但为什么测试负极材料时，正极仍然可以用金属锂？我用的是CNT作为负极材料，但是正极是用金属锂，觉得很奇怪，有文献居然全部是反着的，用一种CNT的复合材料作为cathode，而金属锂作为anode，这样是不是很奇怪。按照翻译cathode是为正极，anode是负极，我很困惑。
谢谢


对于虫友的回复，我大概是明白了一些，半电池测试无论是正极材料还是负极材料，半电池中都是作为正极。
但是还有小许问题，怎样界定这个anode materials and cathode materials。它是对于全电池而言的。而测试同样的材料，怎么理解半电池和全电池，有什么不一样了？

[ Last edited by xiaodui on 2012-12-18 at 22:33 ]
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1楼2012-12-18 13:33:14
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liucheng200883

至尊木虫 (著名写手)
★ ★ ★ ★ ★ ★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
xiaodui: 金币+5 2012-12-18 14:08:55
没有什么奇怪的，只是你的理解有误而已。
在半电池中，锂金属永远是作为负极的，你测试的材料不管是正极材料还是负极材料，在半电池中都作为正极。
只是说测试正负极材料的时候，半电池的充放电工步不一样而已。
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2楼2012-12-18 14:00:34
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xiaodui

铁杆木虫 (著名写手)
引用回帖:
2楼: Originally posted by liucheng200883 at 2012-12-18 14:00:34
没有什么奇怪的，只是你的理解有误而已。
在半电池中，锂金属永远是作为负极的，你测试的材料不管是正极材料还是负极材料，在半电池中都作为正极。
只是说测试正负极材料的时候，半电池的充放电工步不一样而已。

什么叫工步不一样，步骤不一样，但是写实验部分的时候，就有区分是cathode和anode，对于这方面，我是刚涉及，希望你多分享一下，谢谢
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3楼2012-12-18 14:08:47
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a5816404

铜虫 (初入文坛)
★ ★ ★ ★ ★ ★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
xiaodui: 金币+5 2012-12-18 14:47:07
一般文獻所指的cathode與anode是針對全電池，也就是說此時LiCo2的電位較高，位於cathode。碳材嵌鋰電位較低，處於anode。組裝成半電池時，由於鋰的電位是最負的，因此它所在的位置必定是anode。所以說，如果是針對正極材料LiCoO2或LFP等材料時，其電位的位置與全電池相同，均為cathode。若材料為碳、矽、錫等負極材料，在半電池測試中其電位仍較鋰高，因此處於cathode位置，與全電池下的位置相反。若能搭配氧化還原電位表?斫忉專憧梢荒苦谌弧�
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4楼2012-12-18 14:14:23
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xiaodui

铁杆木虫 (著名写手)
引用回帖:
4楼: Originally posted by a5816404 at 2012-12-18 14:14:23
一般文獻所指的cathode與anode是針對全電池，也就是說此時LiCo2的電位較高，位於cathode。碳材嵌鋰電位較低，處於anode。組裝成半電池時，由於鋰的電位是最負的，因此它所在的位置必定是anode。所以說，如果是針對正 ...

那请问具体怎么解释锂作为对电极，CNT作为anode组装成的锂电池了？这样是合理的吗？文献也有这样的组装了。
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5楼2012-12-18 14:19:49
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a5816404

铜虫 (初入文坛)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
針對在全電池下的負極材料，例如Si, Sn, C, Sb等等，通稱為anode materials。
?K非在半電池測試下也作為anode端，
只是有些文章會把全電池的觀點套用在半電池上罷了。
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6楼2012-12-18 14:28:16
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zpwzbs0620

银虫 (小有名气)
★ ★ ★ ★ ★ ★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
xiaodui: 金币+5 2012-12-18 14:47:36
锂电位最负，在半电池里面肯定是作为负极啊。组装完成的电池直接就是满电状态。进行测试的时候要先放电，让锂欠到作为正极的负极材料里面，之后才能进行充电。
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7楼2012-12-18 14:37:25
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xiaodui

铁杆木虫 (著名写手)
引用回帖:
7楼: Originally posted by zpwzbs0620 at 2012-12-18 14:37:25
锂电位最负，在半电池里面肯定是作为负极啊。组装完成的电池直接就是满电状态。进行测试的时候要先放电，让锂欠到作为正极的负极材料里面，之后才能进行充电。

"让锂欠到作为正极的负极材料里面"正极不是对应的正极材料吗？难道可以那样说作为正极的负极材料？很奇怪
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8楼2012-12-18 14:46:40
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xiaofuyu

禁虫 (著名写手)
本帖内容被屏蔽
9楼2012-12-18 14:50:11
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atlana

木虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
在半电池中，锂离子材料是做正极的，而CNT的作用主要是增加电子导电性，改善电池性能。
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10楼2012-12-18 14:55:53
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电池小兵

铁杆木虫 (著名写手)
★ ★ ★
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xiaodui: 金币+2 2012-12-21 09:48:23
"按照翻译cathode是为正极，anode是负极，我很困惑。"
这个翻译是不对的。
按照翻译cathode是为阴极，anode是阳极。电化学方面，一般将发生电还原反应的电极称为阴极，电氧化反应的电极为阳极。
这样你就好理解一点了。
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11楼2012-12-18 15:05:10
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xiaodui

铁杆木虫 (著名写手)
引用回帖:
9楼: Originally posted by xiaofuyu at 2012-12-18 14:50:11
怎么可能锂做正极咯，哈哈，锂始终是做负极的，因为你做的是半电池，，

文献的题目就是 Single wall carbon nanotubes paper as anode for lithium-ion battery？怎么理解anode了？
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12楼2012-12-18 15:10:42
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a5816404

铜虫 (初入文坛)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
anode就是指在全電池下CNT為
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13楼2012-12-18 15:38:27
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a5816404

铜虫 (初入文坛)
anode就是指在全電池下CNT扮演anode的角色
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14楼2012-12-18 15:39:18
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xiaodui

铁杆木虫 (著名写手)
引用回帖:
14楼: Originally posted by a5816404 at 2012-12-18 15:39:18
anode就是指在全電池下CNT扮演anode的角色

文献当中所描述的anode和cathode都是指全电池情况下，而真正在实验所做的半电池中，对电极用金属锂都是扮演负极，要测试的材料都是正极，是这样理解的吗？？？？？
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15楼2012-12-18 15:54:49
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myhaoqq

铁杆木虫 (著名写手)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
CNT的复合材料作为cathode，而金属锂作为anode，按照翻译cathode是为正极，anode是负极
那是你翻译错误，cathode是阴极也就是正极，anode是阳极也就是负极，金属锂的电位是最低的，所以说任何相对于金属锂来说，都是正极
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16楼2012-12-18 16:16:58
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myhaoqq

铁杆木虫 (著名写手)
引用回帖:
12楼: Originally posted by xiaodui at 2012-12-18 15:10:42
文献的题目就是 Single wall carbon nanotubes paper as anode for lithium-ion battery？怎么理解anode了？...

单壁碳纳米纸作为锂电池负极材料的研究
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17楼2012-12-18 16:18:54
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aa10106699

铁虫 (正式写手)
★ ★ ★ ★ ★ ★
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xiaodui: 金币+5, 谢谢 2012-12-18 17:18:52
引用回帖:
3楼: Originally posted by xiaodui at 2012-12-18 14:08:47
什么叫工步不一样，步骤不一样，但是写实验部分的时候，就有区分是cathode和anode，对于这方面，我是刚涉及，希望你多分享一下，谢谢...

在半电池测试的时候在充放电测试仪器上设置的工步不一样。测试正极材料的时候开始工步是先充电的。测试负极材料开始工步是放电
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18楼2012-12-18 16:19:45
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myhaoqq

铁杆木虫 (著名写手)
★ ★ ★ ★ ★ ★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
xiaodui: 金币+5, 谢谢 2012-12-18 17:19:10
引用回帖:
15楼: Originally posted by xiaodui at 2012-12-18 15:54:49
文献当中所描述的anode和cathode都是指全电池情况下，而真正在实验所做的半电池中，对电极用金属锂都是扮演负极，要测试的材料都是正极，是这样理解的吗？？？？？...

这样理解就对了，因为相对于金属锂来说，任何材料的电位都大于锂
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19楼2012-12-18 16:20:12
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xiaodui

铁杆木虫 (著名写手)
引用回帖:
18楼: Originally posted by aa10106699 at 2012-12-18 16:19:45
在半电池测试的时候在充放电测试仪器上设置的工步不一样。测试正极材料的时候开始工步是先充电的。测试负极材料开始工步是放电...

你可以给我说说全电池和半电池的区别吗？这方面的资料比较少，没有查全来，谢谢
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20楼2012-12-18 17:19:47
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a5816404

铜虫 (初入文坛)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
半電池須要先放電使鋰離子嵌入碳材中
cathode  C + Li+  -- LiC6  電位下降
anode     Li  --- Li+  +e-
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21楼2012-12-18 18:36:49
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a5816404

铜虫 (初入文坛)
★ ★ ★ ★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
xiaodui: 金币+3 2012-12-18 20:52:39
對正極材料
cathode LiCoO2 --- Li+  + e-  +CoO2  電位上升至4.2V
anode Li+  +  e-  ----Li


對全電池?碚f
充電反應
cathode LiCoO2 --- Li+  + e-  +CoO2   電位上升
anode    C + Li+  -----LiC6                  電位下降     
提高正負極間的電位差
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22楼2012-12-18 18:47:10
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xiaodui

铁杆木虫 (著名写手)
引用回帖:
21楼: Originally posted by a5816404 at 2012-12-18 18:36:49
半電池須要先放電使鋰離子嵌入碳材中
cathode  C + Li+  -- LiC6  電位下降
anode     Li  --- Li+  +e-

基本上我都明白了，但是还有个小小的困惑。给你这么举个例子吧，一种合成的材料CNT as cathode,而对电极锂电极as anode,电压窗口设置为1.5-4.2V就是理解为正极材料；同样的这种合成的材料CNT as anode，而对电极锂电极as cathode,电压窗口设置为0-3V，就是理解为负极材料。这两者矛盾吗？？？？？？？期待你的回复
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23楼2012-12-18 20:50:31
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a5816404

铜虫 (初入文坛)
★ ★ ★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
xiaodui: 金币+2 2012-12-18 22:10:16
不會發生矛盾啊，
負極材料的放電平台理論上越低越好，
例如：碳的平台 0.05V
         錫的平台 0.5 V
         矽的平台 0.3 V
而金屬氧化物的平台較高，大都會超過1 V以上(CoO, Li2Ti5O12....)，
因此在進行?图安牧系冒腚姵販y試時，電位區間通常會設定在0~3 V之間，確保電位平台仍在此電位區間出現。

而正極材料LiCoO2, LiFePO4....等材料，
其反應平台介於2.5~3.6之間，
因此電位區間通常會設定在1.5~ 4.2V之間(設到0V沒有意義)，
確保反應平台在此區間內出現。
若有更高電位的新型正極材料出現的話，那麼電位區間就要另行調整了。

?K不是說電位設在哪個區間就是正極或負極，只是反應平台較低的材料適合作為負極，
若以高放電平台的材料作為負極(EX: Li2Ti5O12)，那麼組出?淼娜姵仄涔ぷ麟妷航虝s小，反而降低其高工作電壓的優點。
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24楼2012-12-18 21:34:27
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xiaodui

铁杆木虫 (著名写手)
引用回帖:
24楼: Originally posted by a5816404 at 2012-12-18 21:34:27
不會發生矛盾啊，
負極材料的放電平台理論上越低越好，
例如：碳的平台 0.05V
         錫的平台 0.5 V
         矽的平台 0.3 V
而金屬氧化物的平台較高，大都會超過1 V以上(CoO, Li2Ti5O12....)，
因此在進 ...

那请问怎么界定这个anode materials and cathode materials？
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25楼2012-12-18 22:06:16
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xiaofuyu

禁虫 (著名写手)
★
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26楼2012-12-18 22:11:47
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xiaodui

铁杆木虫 (著名写手)
引用回帖:
26楼: Originally posted by xiaofuyu at 2012-12-18 22:11:47
你测的都是半电池，都是以金属锂做负极，你做的材料在半电池中都是做正极的。而文章中的正极和负极是相对应用来说的，，...

相对应全电池而言吧？
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27楼2012-12-18 22:13:18
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xiaodui

铁杆木虫 (著名写手)
引用回帖:
24楼: Originally posted by a5816404 at 2012-12-18 21:34:27
不會發生矛盾啊，
負極材料的放電平台理論上越低越好，
例如：碳的平台 0.05V
         錫的平台 0.5 V
         矽的平台 0.3 V
而金屬氧化物的平台較高，大都會超過1 V以上(CoO, Li2Ti5O12....)，
因此在進 ...

界定这个anode materials and cathode materials，它是对于全电池而言的。
而测试同样的材料，怎么理解半电池和全电池，组装上有什么不一样了？测试的条件不一样吗？我没有组装过全电池，所以对于这方面的了解知识比较少，谢谢你的回复
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28楼2012-12-18 22:35:37
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sxgspecial

木虫 (小有名气)
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xiaodui: 金币+3 2012-12-21 09:51:25
所谓正极、负极材料在锂离子电池中都是作为锂离子的容器存在的，放电时接受锂的一方是正极，充电时接受锂的一方是负极。锂的相对电极电位是最负的，故与其他电极构成电化学体系时都是作为负极出现的。至于说全电池与半电池的区别，半电池由于常用于研究某一种电极材料故称为半电池；全电池则能反映正负极材料的性能称为全电池。
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29楼2012-12-18 22:51:55
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a5816404

铜虫 (初入文坛)
★
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樓上正解
在全電池中，影響電池性能的因素包含電解液、正極材料、負極材料。
而半電池可?磲槍δ骋粯O材料進行分析，
以純鋰箔作為電極時，
較容易了解材料充放電時嵌鋰的變化及其性能。
若以全電池?碜鰷y試的話，須考慮的因素太多。

以上是本人的看法，如有錯誤，敬請見�?。
若要詳細界定anode 與cathodematerial，
就?牟牧系那朵囋斐傻难趸�原電位去比較，
電位高者作為cathode
電位低者作為anode
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30楼2012-12-18 23:17:30
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a5816404

铜虫 (初入文坛)
簡單?碚f，
半電池就是只針對某一極的材料分析其電化學特性。
用?碓u估是否可成為電池材料的一種方法。
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31楼2012-12-18 23:19:29
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zpwzbs0620

银虫 (小有名气)
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xiaodui: 金币+3 2012-12-21 09:54:02
引用回帖:
8楼: Originally posted by xiaodui at 2012-12-18 14:46:40
"让锂欠到作为正极的负极材料里面"正极不是对应的正极材料吗？难道可以那样说作为正极的负极材料？很奇怪...

我想你应该遵守一个大前提，就是Li的电位是最负的。而我所说的作为正极的负极材料是相对而言的，比如是碳，他在碳锂半电池中扮演的就是正极角色，而在其他组合中，比如和三元，钴酸锂和锰酸锂等组成的电池中则是作为负极材料。我是这个意思。如果你把锂认为是正极，碳是负极，那么正负极的电位差（也就是电压）就是负的了，那么你所谓的充电和放电，在传统的观念里，是放电和充电了。那么锂金属还是负极啊。
不知道我说的对不对。
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32楼2012-12-19 08:36:59
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wodden

木虫 (正式写手)
BUCT
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33楼2012-12-19 11:01:49
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iorijim

金虫 (初入文坛)
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xiaodui: 金币+2 2012-12-21 09:46:17
锂电位最负，你所说的材料电压都大于锂的电位，正负极根据电位判断就行了
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34楼2012-12-19 20:36:49
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xiaodui

铁杆木虫 (著名写手)
引用回帖:
29楼: Originally posted by sxgspecial at 2012-12-18 22:51:55
所谓正极、负极材料在锂离子电池中都是作为锂离子的容器存在的，放电时接受锂的一方是正极，充电时接受锂的一方是负极。锂的相对电极电位是最负的，故与其他电极构成电化学体系时都是作为负极出现的。至于说全电池与 ...

对于你说的半电池和全电池太笼统了，能具体一点吗？
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35楼2012-12-21 09:51:20
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xiaodui36楼
2012-12-21 09:53   回复  
引用回帖:
33楼: Originally posted by wodden at 2012-12-19 11:01:49 BUCT

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