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鋰離子電池負(fù)極材料粒度分布要求

歐美克 2022-10-19 | 閱讀：1101

鋰離子電池具有能量密度高,、循環(huán)壽命長(zhǎng),、自放電小,、無(wú)記憶效應(yīng)和環(huán)境友好等眾多優(yōu)點(diǎn),，已經(jīng)在消費(fèi)電子,、電動(dòng)工具,、電動(dòng)汽車(chē),、規(guī)模儲(chǔ)能等領(lǐng)域中獲得了廣泛地應(yīng)用，并呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)趨勢(shì),。

負(fù)極材料作為鋰離子電池的重要電極材料,，我國(guó)陸續(xù)頒布了多項(xiàng)相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)負(fù)極材料的實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用起到了指導(dǎo)性作用,。其中,，粒度分布作為負(fù)極材料的一項(xiàng)重要理化指標(biāo)，直接影響電池的制漿工藝以及體積能量密度,，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）粒度分布影響體積能量密度

負(fù)極材料的顆粒大小應(yīng)當(dāng)具有合適的粒度分布,，體系中的小顆粒能夠填充在大顆粒的空隙中，有助于增加極片的壓實(shí)密度,，從而提高電池的體積能量密度,。

（2）粒度分布影響充放電性能

負(fù)極材料的顆粒越小，鋰離子嵌入時(shí)所需要克服的范德華力也就越小,，嵌入越容易進(jìn)行,，而且顆粒越小，鋰離子嵌入和脫出的通道越短,，越有利于快速達(dá)到充分嵌鋰狀態(tài),，從而具有更好的充放電性能。

（3）粒度分布影響循環(huán)性能

實(shí)驗(yàn)表明,，顆粒越小的石墨負(fù)極有較大的初次容量,，但不可逆容量也較大；隨著粒徑增大,，初次充放電容量降低,，不可逆容量減少,。同時(shí)，石墨顆粒越小,，與電解液接觸的比表面積越大,，初次充放電過(guò)程中形成的SEI膜所消耗的電荷就越多，不可逆容量損失也就越大,。因此,，合理的粒度分布不僅能夠提升鋰離子電池的初次容量和初次效率，而且能夠提升鋰離子電池的循環(huán)性能,。

（4）粒度分布影響生產(chǎn)工藝

負(fù)極材料的粒度分布會(huì)直接影響電池的制漿和涂布工藝,。在相同的體積填充份數(shù)情況下，材料的粒徑越大,，粒度分布越寬,，漿料的黏度就越小，這有利于提高固含量,，減小涂布難度,。

顆粒的粒徑以及分布寬度對(duì)漿料黏度的影響

材料的粒度分布通常可由激光衍射粒度分析儀和納米顆粒分析儀測(cè)出,，材料粒度分布的特征參數(shù)主要有D10,、D50、D90和Dmax,。材料粒度分布寬度可用(D90-D10)/D50求得,，比值越大，分布越寬,。如下現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鋰電池負(fù)極材料粒度分布要求規(guī)定如下：

（1）GB∕T?24533-2019 鋰離子電池石墨類(lèi)負(fù)極材料

表1 典型天然石墨類(lèi)鋰離子電池負(fù)極材料粒度分布指標(biāo)

表2 典型人造石墨類(lèi)鋰離子電池負(fù)極材料粒度分布指標(biāo)

表3 典型復(fù)合石墨類(lèi)鋰離子電池負(fù)極材料粒度分布指標(biāo)

（2）GB/T 38887-2020 球形石墨

表4 典型Ⅰ級(jí)球形石墨粒度分布指標(biāo)

表5 典型Ⅱ級(jí)球形石墨粒度分布指標(biāo)

表6 典型Ⅲ級(jí)球形石墨粒度分布指標(biāo)

（3）GB/T 37592-2019 中間相炭微球

表7 中間相炭微球粒度分布指標(biāo)

（4）GB/T 38824-2020 軟炭

表8 軟炭粒度分布指標(biāo)

（5）GBT 38823-2020 硅炭

表9 硅炭粒度分布指標(biāo)

（6）GB/T 30836-2014 鋰離子電池用鈦酸鋰及其炭復(fù)合負(fù)極材料

表10 鋰離子電池用鈦酸鋰及其炭復(fù)合負(fù)極材料粒度分布指標(biāo)

隨著鋰離子電池的高速發(fā)展,，新材料、新工藝不斷涌現(xiàn),，鋰離子電池負(fù)極材料種類(lèi)也會(huì)越來(lái)越多,，粒度分布要求也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化。同時(shí),，不同品牌的粒度儀產(chǎn)品由于光學(xué)結(jié)構(gòu),、電子元件、數(shù)據(jù)模型,、產(chǎn)品質(zhì)量等差異,，往往導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果并不完全相同，這就需要電池材料廠家和電芯廠家根據(jù)實(shí)際質(zhì)控要求選擇合適的粒度儀和設(shè)置合適的質(zhì)控目標(biāo),。作為專(zhuān)業(yè)的粒度儀廠家,，珠海歐美克儀器有限公司建議您從儀器的動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍、分辨率、重復(fù)性,、重現(xiàn)性,、真實(shí)性、易操作性及廠家的服務(wù)保障能力,、行業(yè)口碑幾個(gè)方面選擇合適的粒度儀,。

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Topsizer激光粒度分析儀

歐美克Topsizer激光粒度分析儀采用密閉式單鏡頭前置傅里葉直線(xiàn)光路設(shè)計(jì)，可接收顆粒在空間中的所有角度的匯聚散射光,，在減少粉塵污染干擾同時(shí),，避免了多余反射光學(xué)部件（如多鏡頭）造成的雜散光，可以進(jìn)一步降低儀器工作時(shí)的背景噪聲至極低水平,，提高了儀器測(cè)量時(shí)的信噪比,，可以對(duì)負(fù)極材料的各個(gè)粒徑組分（級(jí)配）進(jìn)行準(zhǔn)確的定量分析。Topsizer粒度儀選用具有較長(zhǎng)焦距的傅立葉透鏡,，這樣增加了測(cè)量窗口到光電探測(cè)器平面的距離,，從而使光電探測(cè)器能夠準(zhǔn)確探測(cè)到更小散射角度的散射光信號(hào),，極大增強(qiáng)了儀器對(duì)少量大顆粒的測(cè)試能力,。

參考文獻(xiàn)

【1】沈興志，珠海歐美克儀器有限公司,，高性能激光粒度分析儀在電池材料測(cè)試中的應(yīng)用,。

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【3】蘇玉長(zhǎng),，劉建永，禹萍,，鄒啟凡,，中南大學(xué)材料與工程學(xué)院，粒度對(duì)石墨材料電化學(xué)性能的影響,。

【4】旺材鋰電,，鋰離子電池負(fù)極材料標(biāo)準(zhǔn)最全解讀。

【5】中國(guó)粉體網(wǎng),，粒度對(duì)負(fù)極材料有什么影響,？