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粒度对锂电池负极材料有什么影响?

锂电池负极材料颗粒的核心指标有:粒度、比表面积、振实密度、灰分、pH值等。其中粒度又会影响比表面积和振实密度,从而影响电池的加工工艺和倍率性能。那粒度对锂电池负极材料的具体影响有哪些呢?

 粒径分布影响

图1:颗粒的粒径以及分布宽度对浆料黏度的影响

1.对制浆工艺的影响

锂电池负极材料的粒度分布会直接影响电池的制浆工艺。在相同的体积填充份数情况下,材料的粒径越大,粒度分布越宽,浆料的黏度就越小,这有利于提高固含量,减小涂布难度。


2.对体积能量密度的影响

锂电池负极材料的粒度分布较宽时,体系中的小颗粒能够填充在大颗粒的空隙中,有利于提高极片的压实密度,提高电池的体积能量密度。

 

3.对不可逆容量的影响

研究发现,石墨颗粒越小,能够与电解液接触的比表面积越大,首次充放电过程中形成的SEI膜所消耗的电荷就越多,不可逆容量损失也就越大。

 

4.对充放电性能的影响

实验研究表明,石墨颗粒越小,所需克服的范德华力也越小,嵌入就越容易进行,而且颗粒越小,锂离子嵌入和脱出的通道数量相对越多,越有利于快速达到完全嵌锂状态,在高速率的扫描条件下,电压滞后程度就越小,即大电流充放电性能越好。

 

5.对振实密度的影响

锂电池锂电池负极材料用的石墨要求石墨微粉振实密度高,为等积球形,形成产品的成品率高。球形度越高,振实密度越大,如接近1g/cm3或大于1g/cm3,产品更好。粒度分布越合理(大小有序结合),振实密度会越大。

 

 

综上可以看出,锂电池负极材料的粒度无论过大还是过小,都会对电池的最终性能产生一定的影响,因此要从中取一个平衡。下表是锂电池负极材料标准中的粒度要求。

表2:锂电池负极材料生产标准中的粒度要求