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提高鋰離子電池能量密度的有效途徑

提高鋰離子電池能量密度的有效途徑
丹東百特  2022-07-23  |  閱讀:2668

1.引言

 

鋰離子電池(LIB)在二次電池中具有最高的能量密度,,因而廣泛應用于3C產品,、電動交通工具,、儲能系統(tǒng)等領域,。在這些應用中,,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中的重要課題,。

 

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1. 鋰電池的能量密度與應用


 

目前,通過提高鋰電池正負極材料的振實密度,,增加它們在電極中的含量,,是提高電池高能量密度的有效途徑之一。鋰電池材料的振實密度與粒徑,、粒徑分布及粒形等有著密切的關系,,通過優(yōu)化前驅體的燒結工藝和研磨流程等來提高正負極材料的振實密度。

 

2. 百特BT-310系列振實密度儀

 

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2. BT-310系列振實密度儀

 

BT-310系列振實密度儀是由丹東百特研制的高精度粉體振實密度測試儀,,它符合 GB/T 21354,、GB/T31057GB/T 5162以及ISO 3953ASTM B527等國內外標準,,可應用于電極正負極粉體材料的振實密度測試,。圖3a)為兩種50g磷酸鐵鋰樣品LFP-1LFP-2隨振動次數增加體積的變化曲線,其中LFP-1振實后的體積為55.5ml,,振實密度為0.9 g/cm3,;LFP-2振實后的體積為46ml,振實密度為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3b)為多次測試這兩個樣品振實密度的重現性,重現性偏差均低于1%,,說明BT-310系列具有優(yōu)良的穩(wěn)定性,。

 

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3.a)振實過程體積變化曲線     

      b)百特振實密度儀的重復性

 

 

3. 兩個樣品振實密度不同的原因

 

同為磷酸鐵鋰的LFP-1LFP-2,為什么振實密度值相差20%,?我們來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,、側向和后向散射光信號,,擴大了測量范圍,提高了測量精度,,是高精度粒度分布測試的首先儀器,,為磷酸鐵鋰的質量控制、生產工藝控制和應用研究提供可靠的粒度測試手段,。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-1D50遠遠小于LFP-2D50,,從圖5的分布曲線可以看出,,LFP-1內部有更多的細顆粒導致顆粒間空隙更多,振實密度較低,。LFP-2內部有較少的細顆粒導致顆粒間空隙更少,,振實密度較大。

 

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4. Bettersize 3000 Plus激光/圖像粒度粒形分析儀

 

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5. LFP-1he LFP -2的粒度分布

 

 

4.總結

 

粒徑和振實密度有著密切的關系,,為了優(yōu)化生產過程,,制備高性能的鋰離子正負極材料,高精度激光粒度儀和振實密度儀是兩種不可缺少的測試儀器,。


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