通过X射线衍射法评估锂离子电池碳负极材料的石墨化度

北京嘉德利达科技有限公司

2023/03/20 10:01

通过X射线衍射法

评估锂离子电池碳负极材料的石墨化度

导言

锂离子电池在我们的日常生活中随处可见，如手机、智能手机和电动汽车等。锂离子电池主要由正极材料、负极材料。隔膜和电解液组成。其中，负电极材料对电池的放电容量、能量密度和安全性有重要影响。被广泛用作负极材料的碳。根据石墨结构的形成程度(石墨化度),决定了电池的放电容量。下述测量示例中，使用搭载高分率高速一维X射线探测器的小型X射线衍射仪，根据JIS R7651:2007求得晶格常数和晶粒尺寸，评估碳负极材料的石墨化度。

测量分析实例

使用三个烧结条件不同的碳(A、B、C)作为评估石墨化度的样品。向这些碳样品中混合了约10 mass%的Si（内标物）作为测量样品，以校正峰位和峰宽。图1是各碳样品的X射线衍射图。虽然在A中未观察到来自碳的结晶峰，但在B和C中观察到来自碳的结晶峰。

表1是各碳样品的面间距d002、晶格常数C0和晶粒尺寸L002。使用X射线综合分析软件SmartLab Studio ll计算面间距d002和晶粒尺寸L002，晶格常数C0是面间距d002的2倍。当碳的石墨化度较高时,往往其面间距较小(碳层间距窄),晶粒尺寸则较大（结晶度较高）。表1中面间距d002为A>B>C，晶粒尺寸L002为Ad002=3.354P1+3.44(1-P1）的关系式(1),(2)实际计算石墨化度（P1）的结果。如此实例，通过使用X射线衍仪，可以求得碳负极材料的晶格常数和晶粒尺寸，并评估其石墨化度。