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1.引言

鋰離子電池（LIB）在二次電池中具有最高的能量密度,，因而廣泛應(yīng)用于3C產(chǎn)品,、電動(dòng)交通工具,、儲(chǔ)能系統(tǒng)等領(lǐng)域。在這些應(yīng)用中,，要求電池體積小熱容量大,，因此，提高鋰電池的能量密度成為研究和生產(chǎn)中的重要課題,。

圖1. 鋰電池的能量密度與應(yīng)用

目前,，通過(guò)提高鋰電池正負(fù)極材料的振實(shí)密度，增加它們?cè)陔姌O中的含量,，是提高電池高能量密度的有效途徑之一,。鋰電池材料的振實(shí)密度與粒徑、粒徑分布及粒形等有著密切的關(guān)系,，通過(guò)優(yōu)化前驅(qū)體的燒結(jié)工藝和研磨流程等來(lái)提高正負(fù)極材料的振實(shí)密度,。

2. 百特BT-310系列振實(shí)密度儀

圖2. BT-310系列振實(shí)密度儀

BT-310系列振實(shí)密度儀是由丹東百特研制的高精度粉體振實(shí)密度測(cè)試儀，它符合 GB/T 21354,、GB/T31057,、GB/T 5162以及ISO 3953和ASTM B527等國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)，可應(yīng)用于電極正負(fù)極粉體材料的振實(shí)密度測(cè)試,。圖3（a）為兩種50g磷酸鐵鋰樣品LFP-1和LFP-2隨振動(dòng)次數(shù)增加體積的變化曲線,，其中LFP-1振實(shí)后的體積為55.5ml，振實(shí)密度為0.9 g/cm3,；LFP-2振實(shí)后的體積為46ml,，振實(shí)密度為1.09 g/cm3，兩者相比相差20%,。顯然,，相同體積的鋰電池，用LFP-2做的將有更高的能量密度,。圖3（b）為多次測(cè)試這兩個(gè)樣品振實(shí)密度的重現(xiàn)性,，重現(xiàn)性偏差均低于1%,，說(shuō)明BT-310系列具有優(yōu)良的穩(wěn)定性。

圖3.（a）振實(shí)過(guò)程體積變化曲線      

     （b）百特振實(shí)密度儀的重復(fù)性

3. 兩個(gè)樣品振實(shí)密度不同的原因

同為磷酸鐵鋰的LFP-1和LFP-2,，為什么振實(shí)密度值相差20%,？我們來(lái)分析一下它們的粒度分布。我們采用了百特高端激光粒度儀——Bettersize3000雙鏡頭斜入射激光粒度儀,，能全面接收前向,、側(cè)向和后向散射光信號(hào)，擴(kuò)大了測(cè)量范圍,，提高了測(cè)量精度,，是高精度粒度分布測(cè)試的首先儀器，為磷酸鐵鋰的質(zhì)量控制,、生產(chǎn)工藝控制和應(yīng)用研究提供可靠的粒度測(cè)試手段,。從圖三可以看出，兩種樣品具有相同的粒徑分布范圍,，但D50有著明顯的不同,，LFP-1的D50遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于LFP-2的D50，從圖5的分布曲線可以看出,，LFP-1內(nèi)部有更多的細(xì)顆粒導(dǎo)致顆粒間空隙更多,，振實(shí)密度較低。LFP-2內(nèi)部有較少的細(xì)顆粒導(dǎo)致顆粒間空隙更少,，振實(shí)密度較大,。

圖4. Bettersize 3000 Plus激光/圖像粒度粒形分析儀

圖5. LFP-1he LFP -2的粒度分布

4.總結(jié)

粒徑和振實(shí)密度有著密切的關(guān)系，為了優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程,，制備高性能的鋰離子正負(fù)極材料,，高精度激光粒度儀和振實(shí)密度儀是兩種不可缺少的測(cè)試儀器。