粒径、粒形——锂离子电池行业的必备测试

  • 应用领域:电池/电源
  • 检测样品: 锂电池
  • 检测项目:理化性能
  • 参考标准:行业标准

配置单

方案摘要

无论是正极还是负极的电极材料,粒径的大小都是至关重要的因素。不同大小的电极原材料不仅会影响最终电池材料的电容量,还会影响电极材料的填充比,进而影响了电极材料的充放电速率。本文就电池原材料的粒径粒形测试展开了讨论。

方案详情

  

     锂离子电池行业通常选用合适的正极(磷酸铁锂、三元材料等)和负极(石墨材料)材料通过匀浆、涂布、干燥及分切得到相应的电池片(如图一所示的简略流程图)。电池片的电容量、充放电速率、安全性、寿命以及成本都是电池制造厂商必须要考虑的因素。这些因素与材料的属性、组成、结构以及生产流程息息相关。马尔文帕纳科作为电池行业的重要合作伙伴,一直致力于给客户提供更准确的数据,更简单的操作以及更加优质的服务。本文就电池原材料的粒径粒形测试展开了讨论。

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图一 电池行业简略流程图


        无论是正极还是负极的电极材料,粒径的大小都是至关重要的因素。不同大小的电极原材料不仅会影响最终电池材料的电容量,还会影响电极材料的填充比,进而影响了电极材料的充放电速率。如图二所示,两种电极材料呈现出不同的粒度结果,相比于样品B,样品A含有更多的小颗粒,更多的小颗粒会得到更高填充比的电极材料,从而提高了其电极材料的电容量。然而,由小颗粒组成的高填充比的电极材料中的孔隙率较小,从而影响了电极材料颗粒本身与电解液之间的离子传输速率,最终可能会影响电池片的充放电速率。

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图二 两种电极材料的粒径及粒形示意图

         

除了粒径大小会影响电极材料的性能以外,粒形也会对电池的涂布及电池的性能产生影响,如图三所示,样品A和样品B的圆度值(又称球形度值,是用来表征颗粒接近于球体程度的参数)不同,根据圆度值的统计性报告,样本A的圆度值要低于样品B的圆度值。从软件记录的颗粒图片上也可以看到更多信息,样本A中的颗粒呈现出更多的棱角结构,因为圆度值更低。在涂布过程中,样品A由于其更多的棱角结构,颗粒和颗粒之间相应的齿轮效应更加明显,因而会表现出更高的粘度(制成的浆体材料),从而可能影响电极材料的涂布平整度,不平整的电极材料也会影响颗粒与电解液之间的离子传输,从而影响电极材料的充放电速率。


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图三 两种电极材料粒形(圆度值)示意图


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图四 马尔文帕纳科粒径粒形表征仪器及其特点


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