中國(guó)粉體網(wǎng)訊 負(fù)極材料是鋰離子電池的關(guān)鍵組成部分,，對(duì)鋰離子電池性能有著重要影響,。研究發(fā)現(xiàn)，負(fù)極材料的造粒方式對(duì)其性能有較大影響,。
研究人員以煤系針狀焦為原料,，經(jīng)破碎,、石墨化得到一次顆粒負(fù)極材料,，對(duì)石墨化機(jī)理及儲(chǔ)鋰機(jī)制進(jìn)行研究，結(jié)果表明,，一次顆粒負(fù)極材料的首次庫(kù)倫效率為84%,。雖然以針狀焦為原料的一次顆粒負(fù)極材料具有較高的容量，但由于針狀焦特有的流線(xiàn)型纖維結(jié)構(gòu)使其在各個(gè)方向上的取向度不同,，單采用針狀焦制備的一次顆粒負(fù)極材料在電化學(xué)性能方面仍存在一定缺陷,，容易造成電池膨脹,，且倍率性能一般,，首次庫(kù)倫效率較低,，在工業(yè)生產(chǎn)中會(huì)導(dǎo)致大量消耗正極材料，從而增加成本,。目前,，負(fù)極材料制備工藝逐漸改進(jìn)，以改善負(fù)極材料的加工性能,、首次庫(kù)倫效率及倍率性能,。
人造石墨（圖片來(lái)源：貝特瑞網(wǎng)站）
二次造粒有利于提高負(fù)極材料性能。二次造粒工藝是將骨料粉碎獲得小顆�,；暮�,，使用瀝青作為黏結(jié)劑，根據(jù)目標(biāo)粒徑的大小,，在反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行二次造粒,，經(jīng)過(guò)后續(xù)石墨化等工藝，獲得成品二次造粒負(fù)極材料,。對(duì)單顆粒負(fù)極進(jìn)行二次造粒工藝,，可以豐富Li+在晶格內(nèi)嵌脫的通道數(shù)量，進(jìn)一步提升負(fù)極材料的倍率性能及低溫性能,。小顆粒比表面積大,，鋰離子遷移通道多、路徑短,、倍率性能好,，大顆粒壓實(shí)密度高，容量大,。二次顆粒負(fù)極材料可以兼顧大顆粒和小顆粒的優(yōu)點(diǎn),，成為容量高、倍率性能好的負(fù)極材料,。此外,，利用造粒工藝形成的二次顆粒負(fù)極材料可增加負(fù)極材料的各向同性，改善電池的首次庫(kù)倫效率和倍率性能,。
1,、不同黏結(jié)劑量下二次顆粒人造石墨負(fù)極材料性能分析
研究者以煤系針狀焦生焦為原料、自制高性能煤瀝青為黏結(jié)劑,，對(duì)針狀焦生焦進(jìn)行造粒加工處理,，制備具有高能量密度和倍率性能的二次顆粒人造石墨負(fù)極材料。采用不同的分析方法,，對(duì)黏結(jié)劑瀝青添加量分別為5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù),，下同），8%和12%時(shí)二次顆粒人造石墨負(fù)極材料的理化指標(biāo)和電化學(xué)性能進(jìn)行分析。當(dāng)黏結(jié)劑瀝青添加量為8%時(shí),，造粒工藝效果最為理想,，原料單顆粒在黏結(jié)劑瀝青的作用下聚集而成的二次顆粒量最多，相較于其他黏結(jié)劑瀝青量下制備的人造石墨負(fù)極材料,，該條件下制備的人造石墨負(fù)極材料的粒度和振實(shí)密度有明顯的提高,。在電化學(xué)測(cè)試方面，8%CP-AG在0.1C電流密度下的首次充電比容量和首次庫(kù)倫效率分別為345.7mAh/g和95.6%,，均高于5%CP-AG和12%CP-AG的首次充電比容量和首次庫(kù)倫效率,；在倍率性能測(cè)試中，8%CP-AG在1C和2C電流密度下也展現(xiàn)出較高的倍率充放電能力,。將煤瀝青轉(zhuǎn)化成針狀焦和黏結(jié)劑瀝青,，制備成二次顆粒人造石墨負(fù)極材料，保留了一次顆粒負(fù)極材料高容量的優(yōu)勢(shì),，同時(shí)彌補(bǔ)了一次顆粒在倍率性能方面的不足,，還可以實(shí)現(xiàn)煤瀝青的高附加值利用。
2,、單顆粒人造石墨負(fù)極材料與二次顆粒人造石墨負(fù)極材料對(duì)電池性能的影響
為優(yōu)化功率型鋰離子電池的性能,，研究人員以L(fǎng)iNi0.5Co0.2Mn0.3O2（NCM523）/石墨體系方形電池為對(duì)象，對(duì)比兩種不同功率型負(fù)極材料（單顆粒人造石墨和二次顆粒人造石墨）的理化差異,，分析兩種負(fù)極材料對(duì)電池電化學(xué)性能的影響,。
單顆粒人造石墨（a）和二次顆粒人造石墨（b）SEM圖
研究人員分別從理化指標(biāo)、電化學(xué)阻抗,、直流內(nèi)阻,、不同溫度恒功率充放電、低溫脈沖放電,、倍率性能,、循環(huán)性能、高溫存儲(chǔ)性能等方面對(duì)負(fù)極材料及組裝的電池進(jìn)行分析,。分析認(rèn)為,，二次顆粒人造石墨負(fù)極材料的粒徑分布更窄，提升了動(dòng)力學(xué)性能,，并具有更低的阻抗特性,，在室溫條件下，制備的電池的充放電直流內(nèi)阻比單顆粒人造石墨負(fù)極材料制備的分別降低16.58%和13.96%,。二次顆粒人造石墨負(fù)極材料大電流充放電性能及低溫性能更好,，在恒功率充放電、低溫脈沖放電及倍率性能測(cè)試中表現(xiàn)更出色,；常溫下以3.00C在2.8V-4.2V循環(huán)2500次,，容量保持率為86.7%,，較單顆粒人造石墨負(fù)極提高1.5%。二次顆粒人造石墨負(fù)極材料由于比表面積增大,，高溫存儲(chǔ)性能略有下降,，滿(mǎn)電存儲(chǔ)30d后，殘余容量及恢復(fù)容量分別比單顆粒人造石墨負(fù)極低1.4%和1.5%,。
小結(jié)
對(duì)于負(fù)極材料而言,，其粒度,、形貌,、比表面積、石墨化度,、振實(shí)密度等都會(huì)影響鋰離子電池性能,。不同的造粒方式會(huì)對(duì)負(fù)極材料及鋰離子電池性能產(chǎn)生一定影響，通過(guò)對(duì)比分析,，相對(duì)于單顆粒負(fù)極材料,，通過(guò)二次造粒工藝制備的二次顆粒負(fù)極材料在性能上更加優(yōu)越，同時(shí)也說(shuō)明正確評(píng)估材料的特性并合理選材,，對(duì)于鋰離子電池性能優(yōu)化也非常重要,。
參考來(lái)源：
1、郭明聰?shù)?二次顆粒人造石墨負(fù)極材料的制備及儲(chǔ)鋰性能
2,、王紀(jì)威等.二次造粒石墨對(duì)鋰離子電池性能的影響
3,、孫世敏等.小粒徑石墨顆粒對(duì)鋰離子電池性能影響研究
4、劉海豐等.人造石墨用于鋰離子電池負(fù)極材料的性能分析評(píng)價(jià)
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/文正）
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