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影响锂电池正极材料极片压实密度的因素有哪些?

  • 宏工网络部
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电池在制作过程中,压实密度对电池性能有较大的影响。压实密度越大,对锂电池正负极材料的挤压破坏程度越大,电解液就越难浸润,电池的循环性能就越差。因此,找出最佳压实密度对电池设计非常重要。

 

那么影响锂电池正极材料极片压实密度的压实密度有哪些呢? 

 

1.材料真密度

目前几种商业厂家的锂电池正极材料的真密度和目前所能达到的压实密度见表(表中所选锂电池三元材料为NCM111),可以看出,几种材料的真密度:钴酸锂>锂电池三元材料>锰酸锂>磷酸铁锂,这和压实密度的规律一致。需要指出的是,不同组分锂电池三元材料的真密度随组分的变化而变化。

 

 

几种商业锂电池正极材料的真密度和压实密度范围

 

2.材料形貌

从上表可以看出,锂电池三元材料(NCM111)和钴酸锂的真密度差别并不大,压实密度却比钴酸锂低0.5g·cm-3,甚至更多,导致这个结果最主要的原因之一就是钴酸锂和锂电池三元材料的形貌差别。

 

目前商业化的钴酸锂是一次颗粒,单晶很大,锂电池三元材料则为细小单晶的二次团聚体。多个一次颗粒团聚而成的锂电池三元材料二次球,本身就有很多空隙;而制备成极片后,内部依然存在大量的空隙,这也使锂电池三元材料的压实密度降低。

 

3.材料粒度分布

材料的粒度分布对压实密度也会有一定影响。物料堆积时,内部球体和球体之间会有大量的空隙,若没有合适的小粒径球来填补这些空隙,堆积密度就会很低,因此合适的粒度分布能提高材料的压实密度。

 

4.极片工艺

极片的面密度,黏结剂和导电剂的用量都会影响压实密度。

 

材料的真密度对压实密度的影响是无法改变的,但从压实密度和真密度的对比中可以看出,锂电池三元材料的压实密度还有很大的提升空间。

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