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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 » 锂离子电池负极材料充放电的一些问题求助
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yhdhx

金虫 (小有名气)

[求助] 锂离子电池负极材料充放电的一些问题求助

有这么两个问题想请教一下大家：
  1、负极材料，材料为正极，锂片做对电极。为什么第二次放电的容量会比前一次的充电容量要大了（如下图）。我的理解是：充电是嵌入材料中的锂重新脱出来，而放电是锂再嵌入到材料中，那么嵌入的锂就应该比脱出的锂要少啊，难道是每次进行嵌锂的时候，不仅仅包含了前一次脱出来的锂，还有锂片的再次脱锂吗？是不是每次放电的过程中锂片都要脱锂啊？在文献中好像也见过这种情况，但是大部分都不会出现这种情况吧。（表达的不清楚，请各位见谅）。

2、 还有就是，为什么组的电池首次的放电容量有很高，但是首次充电时容量就很低了啊，我是按师兄的方法制备的材料，师兄组的电池容量都很高的，是我组电池由问题吗.
锂离子电池负极材料充放电的一些问题求助
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1楼2013-07-16 21:24:44
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zerglsc

木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
yhdhx: 金币+5, ★有帮助 2013-07-17 17:57:50
对于电极负极材料来说，第二次嵌锂容量高于第一次嵌锂是很正常的。原因也有很多种，例如，极片不均匀性、材料导电性不好，电解液浸润不好等。即使对于石墨这种高导电性负极来来说，也不一定首次嵌锂就一定能达到理想水平，尤其是恒流充放电。因此建议以多段逐渐减小电流的方法来嵌锂，如0.5mA放电至10mV、0.2mA放电至10mV、0.1mA放电至10mV，然后以同一电流充电即楞。你会发现同一批电池，不同段的嵌锂容量差别是很大的。一般这种方法只要第一次使用就可以了，后续循环不需要再多段嵌锂。另外，延长浸润时间，或烘烤时间，控制极片一致性，增加导电剂含量等只是电池工艺方面，多摸索一下，这个是不能偷懒的。
你的那个理解是有问题的，全电池中锂含量由正极决定，但是半电池中负极用金属锂的容量是3800mAh/g，锂片是相当于无限锂的。对于硅、硬碳、氧化物类负极来说，前几次容量增加是很常见的。正极也有这种现象。
至于你材料容量低于你师兄的，那再正常不过了，即使拿一款商业化的材料给一个新手，做出来的性能也有可能非常差的。更何况自己合成的材料。哪有稳定性可言。
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7楼2013-07-17 11:46:58
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LI-LIANG

铜虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
yhdhx: 金币+3, ★有帮助 2013-07-17 10:19:40
存在SIM膜啊，放电过程中形成了SIM膜，消耗了LI。所以充电时，容量就小了。前面的问题，还不太清楚，
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坚持就是胜利
2楼2013-07-17 10:12:36
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yhdhx

金虫 (小有名气)
引用回帖:
2楼: Originally posted by LI-LIANG at 2013-07-17 10:12:36
存在SIM膜啊，放电过程中形成了SIM膜，消耗了LI。所以充电时，容量就小了。前面的问题，还不太清楚，

谢谢你的回复。
   可是我是按师兄的方法制备的材料，师兄组的电池首次的不可逆没有那么大的，所以不晓得是不是组电池手艺的问题，当然材料没师兄制备的好也是有可能的咯。 那请问有什么组电池的原因会导致首次的不可逆增大了？
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3楼2013-07-17 10:21:54
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mars0611

木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
zlin: ECEPI+1, 鼓励应助！ 2013-07-17 12:51:41
yhdhx: 金币+5 2013-07-17 17:58:36
同样纠结这个问题。。我理解的是对于模拟电池中的活性材料（负极），有固定的理论比容量，但是每周嵌锂的时候，会因为材料表面出现更多的缺陷和更大的比表面积，可以承载更多的锂，也就是导致放电容量的增大。你刚陈述的“锂片的再次脱锂”我是赞同的，因为锂片中的锂含量肯定是要满足于活性材料的嵌锂量的，比如说如果石墨的理论比容量是372mAh/g，锂片的含锂量可以满足，换成是si 的4200mAh/g，锂片的含锂量满足不了了，肯定不可能的吧。
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4楼2013-07-17 11:08:55
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