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激光粒度儀在鋰電池正極材料粒度檢測(cè)中的應(yīng)用
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時(shí)間: 2023-04-10 16:32 瀏覽量: 220

激光粒度儀鋰電池正極材料粒度檢測(cè)中的應(yīng)用背景:

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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。


百特激光粒度儀Bettersize2600用于鋰電池正極材料粒度檢測(cè)

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。實(shí)驗(yàn)室采用百特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:

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(圖1 磷酸鐵鋰顆粒的粒度分布)

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(表1,5種磷酸鐵鋰樣品粒度)


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)新能較好,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。


百特激光粒度儀Bettersize2600用于鋰電池正極材料粒度檢測(cè)結(jié)論

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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。

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(圖2 同一樣品的重復(fù)性)