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不同的锂电材料粉体特性对电池性能的影响
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百特BETTERSIZE

时间: 2023-05-02 14:52 浏览量: 33

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随着未来对电池性能要求的不断提高,大 家希望电池的充放电容量越来越大,而电池的体 积则越来越小。要想做到这一点,有很多路线可 以选择,比如选择能量密度更高的材料,或者提 高材料的振实密度,相比较更换能量密度更高的 材料,控制材料的振实密度其实是一种相对务实 的方案。同时正负极材料最后的产品几乎都是粉 体颗粒,那么这些颗粒在输送、混合、流动过程 中,粉体颗粒的特性就会对这个过程产生较大的 影响,比如松装密度、振实密度、休止角、流动 性指数等。 影响粉体的振实密度跟很多因素有关,比如 材料本身的分子原子结构和晶型,颗粒的大小和 分布,还有颗粒的形态等也会显著影响到其振实 密度。以下是几种常见正极材料的粒度和振实密 度数据,从这些数据我们可以发现,钴酸锂一般 拥有比较好的振实密度,这也是为什么其在手机 或者移动设备中广泛应用的原因,振实密度越高, 单位比容量就越有利。相反在所有电池材料中, 磷酸铁锂则振实密度较低,因此从比容量来看, 其显著吃亏。


样品名称D50值(μm)振实密度(g/cm³)
钴酸锂6-92.4-3.0
锰酸锂9-152.2-2.4
磷酸铁锂2-61.1-1.4
三元材料(钴镍锰)9-122.0-2.3
一般来说,对于采用相同或者近似工艺的物 料,颗粒越大,则其比表面积越小,这就意味着 颗粒和颗粒之间架桥的概率越低,颗粒之间形成 的空隙就越少,因此其振实密度一般也越大。但 由于振实密度是千万个微观颗粒堆积的反映,这 也就意味着这种堆积存在复杂性,比如一定量小 的颗粒,如何能够插入到大颗粒的缝隙中,那么 从某种程度上反而可以提高其堆积效率,从而提 高振实密度。下图是一系列天然石墨样品,从样 品 A、B、C 和 D 来看,确实颗粒越大,其振实 密度逐渐变大,但如果我们把大颗粒和小颗粒混 合在一起,我们发现混合的分体堆积效率可能更 好,而且是跟粒度分布和混合方式息息相关。

样品名称混合比例D50值(μm)振实密度(g/cm³)
石墨A
9.200.9349
石墨B
10.710.9801
石墨C
15.831.0000
石墨D21.501.0568
石墨D+A5:514.621.0621
石墨D+A6:415.691.0788
石墨D+A8:218.611.0917