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鋰電池碳材料的一些基本性能

閱讀:729        發(fā)布時(shí)間:2018-4-29

鋰電池碳材料的一些基本性能: 

碳原子為周期表中第六號(hào)元素,盡管比較簡(jiǎn)單,但是它組成的物質(zhì)豐富多彩,更不用說(shuō)生物體的復(fù)雜性。單就碳材料而言,人們了解得其實(shí)并不是很多。 

在碳材料中,碳主要以sp2、sp3雜化形式存在,形成的品種有石墨化碳、無(wú)定形碳、富勒碳、碳納米管等。621碳材料的結(jié)構(gòu)在碳材料中,C-C鍵的鍵長(zhǎng)單鍵一般為0.154nm,雙鍵為0.142nm。當(dāng)然隨品種不同,也會(huì)發(fā)生一定的變化,在這里不多述。C=C雙鍵組成六方形結(jié)構(gòu),構(gòu)成一個(gè)平面(墨片面),這些面相互堆積起來(lái),就成為石墨晶體。石墨晶體的參數(shù)主要有La、Lc和d002。La為石墨晶體沿a軸方向的平均大小,Lc為墨片面沿與其垂直的c軸方向進(jìn)行堆積的厚度,隨碳種類(lèi)不同,小到1nm,大到10μm或更大,一般用X射線衍射確定。當(dāng)La在約2.5~10nm時(shí),對(duì)拉曼光譜的影響大,又可用拉曼光譜進(jìn)行測(cè)定。 

鋰電池由于墨片面之間通過(guò)范德華力相互結(jié)合在一起,因此較易平移,也使石墨具有各向異性,基面 (basal plane,與墨片面平行)端面 (edge plane,與墨片面垂直)的性能明顯不同。d002為墨片面之間的距離。對(duì)于理想的單晶而言為0.3354nm,對(duì)無(wú)定形碳材料而言,可以高達(dá)0.37nm甚至更高。當(dāng)插入其它原子或離子時(shí),也可高達(dá)1nm以上。 

在了解上述參數(shù)后,必須意識(shí)到即使上述參數(shù)均相同,其性能也并不一定相同,因?yàn)樗鼈兎从车氖瞧骄怠@缇湍娴亩逊e而言,有可能是基本上平行,有可能是傾斜而致。因此,碳材料的性能還與其內(nèi)在結(jié)構(gòu)有關(guān)。 

墨片面間的堆積方式有兩種:ABAB…方式和ABCABC…方式,形成六方形 (2H)和菱形 (3R)兩種結(jié)構(gòu)。在碳材料中,兩種結(jié)構(gòu)基本上共存。至今沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有效合成單一結(jié)構(gòu)或?qū)烧哌M(jìn)行分離的方法,原因主要在于墨片平面的移動(dòng)性大

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