LiCoO2=Li(1-x)CoO2+xLi++xe-(电子)
充电负极上发生的反应为:
6C+xLi++xe-= LixC6
充电电池总反应:LiCoO2+6C = Li(1-x)CoO2+LixC6
这里就必须用到碳材料,这是锂电池充放电的理论依据。
“正极材料用:磷酸铁锂(LFP),负极用:纳米氧化钛和纳米氧化硅试试”吴哲淡淡的说道。
“纳米氧化钛和纳米氧化硅?吴哲,这磷酸铁锂做正极材料我理解,可负极材料上我们还要先合成纳米氧化钛和纳米氧化硅,这可不是简单的事情。”韦汝言喃喃道。
“你们是化学材料系的,别和我说不会合成纳米氧化钛和纳米氧化硅。”吴哲有点郁闷,难道这知识也超前吗?他们要不会,那自己还得一步步教他们。
“那倒不是,只是麻烦了点。你能不能和我解释下里面的原理。”韦汝言是没明白为什么负极材料要改成纳米氧化钛和纳米氧化硅。
吴哲轻呼一口气,能做出来就好。“其实反应原理是一样的,只是电解液会有一些不同,先做吧!有效果后,你们自己总结。”
“你们还愣着干什么?按照吴哲说得动手啊!这饭还得一口口往你们嘴里喂还是怎么的?”韦汝言见自己的学生都站着不动,开口骂道。
见自己老板发火,一群人赶紧分工忙活起来。做正极材料的做正极材料,弄合成的弄合成。
科大的科研实力也真不是说说的,前后才半天时间,吴哲需要的纳米氧化钛和纳米氧化硅已经弄好。
午饭,吴哲和齐院长,韦教授都是在实验室外匆匆对付了一口。
实验开始,设置保护板,这是一个防止锂电池爆炸的装置,上面有充电电压上限、放电电压下限、及电流上限三项保护。
先是充电实验,很容易就来到了3.6V的标准线。一名学生报告道:“锂原子损失只有一成,是否加大过充电压。”
韦汝言听得一喜,以前到这可要损失一半的数量。大声喊道:“加大到4.2v.”
“老师,锂原子损失不到两成。表现优异。”另一个学生惊喜的喊道。
“好,重复过压充电实验。”韦汝言这会也振奋道。要知道以前都没达到过4.2v这个坎。
正极材料内剩下的锂原子数量不到一半,此时储存格会垮掉,让电池产生永久性的容量损失。如果继续充电,由于负极的储存格已经装满了锂原子,后续的锂金属会堆积于负极材料表面。这些锂原子会由负极表面往锂离子来的方向长出树枝状结晶。这些锂金属结晶会穿过隔膜,使正负极短路。有时在短路发生前电池就先爆炸,这是因为在过充过程,电解液等材料会分解产生气体,使得电池外壳或压力阀鼓胀破裂,让氧气进去与堆积在负极表面的锂原子反应,进而爆炸。
所以用了吴哲提出的材料后,能立马就有这样好的体现。由不得韦汝言不兴奋。这会他盯着吴哲的神情,都已经像看自己的媳妇差不多了。
经过反复实验,完全已经达到甚至是超出预期。吴哲还进一步的提出了导电涂层的问题。
在锂电池的正极集流体——铝箔表面的涂上一层导电涂层,材料为铝箔。涂上这种材料后,导电涂层在锂电池中能有效提高极片附着力,减少粘结剂的使用量,同时对锂电池的电性能也有显著提升。
至此,传统型的小型电子用锂电池只花了吴哲一天功夫就在他手里成功了。