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激光粒度儀在鋰電池正極材料粒度檢測(cè)中的作用

丹東百特 2021-05-06 | 閱讀：3199

隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)和智能穿戴設(shè)備等行業(yè)的迅速發(fā)展,，鋰電池正極材料的研發(fā)和生產(chǎn)逐漸成為國(guó)內(nèi)外關(guān)注的焦點(diǎn)話題,。其中開發(fā)具備高容量,、長(zhǎng)循環(huán),，高安全性能和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)的鋰離子電池正極材料已成為電池行業(yè)的主流,，并且正處于高速發(fā)展的狀態(tài),。據(jù)統(tǒng)計(jì),，2021年1月初，鋰離子電池在汽車行業(yè)處于滿產(chǎn)排產(chǎn)狀態(tài),，發(fā)展?jié)摿薮?，前景廣闊。

常用的鋰離子電池正極材料有磷酸鐵鋰,、鈷酸鋰,、碳酸鋰和高鎳三元材料等，它們的粒徑分布是影響電池性能的關(guān)鍵因素,，其粒度分布可優(yōu)化鋰電池的能量和功率,。百特實(shí)驗(yàn)室采用Bettersize2600激光粒度儀檢測(cè)了5種磷酸鐵鋰樣品，它們的粒度分布如下：

圖1 磷酸鐵鋰顆粒的粒度分布

表1

圖1中,，磷酸鐵鋰A,、B和C的粒度分布相差較小，粒徑也較細(xì),，D的粒度較大,，E的粒度最大。粒徑較細(xì)的磷酸鐵鋰顆粒比表面積較大,，縮短了鋰離子在電池內(nèi)部的擴(kuò)散路徑,，從而促進(jìn)了鋰電池電化學(xué)反應(yīng)活性。但粒徑過小顆粒團(tuán)聚加劇,，鋰離子的固相擴(kuò)散系數(shù)反而降低導(dǎo)致電池的內(nèi)阻增大,，部分電流在高內(nèi)阻的影響下轉(zhuǎn)換成熱量，導(dǎo)致鋰電池?zé)釗p耗贈(zèng)大,，進(jìn)而影響電池的容量和放電性能,。

目前，常用的磷酸鐵鋰分為兩大類,，其中一類是D50在1 μm-2.5 μm范圍內(nèi)的,，其電化學(xué)性能最佳,，有利于鋰電池的有效放電量達(dá)到理想水平；另一類是D50在3.5 μm-8 μm范圍內(nèi)的,，如上表中的樣品D和E,,。這類磷酸鐵鋰做成的電池內(nèi)阻較大，熱損耗增大,，進(jìn)而對(duì)鋰電池的壽命,、容量、倍率和安全等性能產(chǎn)生影響,。

從表1中可以看出,，樣品A、B,、C三種的平均粒徑在1 μm左右,，是較為理想的指標(biāo)，樣品D的平均粒徑在4 μm,，超過理想的粒度指標(biāo),，而樣品E的平均粒徑超過10 μm，極可能影響鋰離子在電極活性材料中的固相擴(kuò)散,，進(jìn)而降低電池的有效放電量,。

那么，用百特激光粒度儀測(cè)試鋰電池的正極材料的適用性怎樣呢,？我們選擇了一種磷酸鐵鋰,，連續(xù)測(cè)試7次，其中D10,、D50和D90的重復(fù)性分別為0.13%, 0.07% 和 0.09%,，這個(gè)精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于激光粒度儀國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO13320的要求。因此采用Bettersize2600激光粒度儀檢測(cè)磷酸鐵鋰的粒度分布,，其檢測(cè)結(jié)果可靠性較高,。