物理吸附测试电池材料比表面积

2021/09/09   下载量： 1 次

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应用领域 能源/新能源
检测样本 锂电池
检测项目
参考标准 GB∕T 19587—2017气体吸附BET法测定固态物质比表面积

电池材料主要包括正极材料（锂镍钴锰氧化物）、负极材料（石墨）等。比表面积作为关键性指标，会影响电池的容量、阻抗以及充放电速度。

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锂离子电池是指以两种不同的能够可逆地嵌入及脱出锂离子的嵌锂化合物分别作为电池正极和负极的二次电池体系。当对电池充电时，电池的正极上有锂离子生成，经过电解液运动到负极，作为负极的碳呈层状结构，有很多微孔，到达负极的锂离子就嵌入到微孔中，嵌入的越多，电容越高。充电时，锂离子从正极脱嵌，通过电解质和隔膜，嵌入到负极中；放电时则相反，锂离子从负极脱嵌，通过电解质和隔膜，嵌入到正极中。

 

正极材料在电池充电过程中，不仅要提供正负极嵌锂化合物嵌入/脱嵌的锂，还要负担负极材料表面形成固体电解质界面膜所需锂。另外正极材料在锂电池中占有较大比例（正负极材料质量比为3:1~4:1）。大多数正极材料一般是含锂的过渡化合物，比如镍锂钴锰氧化物。

 

在充放电过程中实现锂离子的嵌入和脱嵌，负极材料的研究起着关键作用，正是碳材料的出现解决了金属锂电池的安全问题，使得锂离子电池快速进入应用市场。  

 

利用氮气吸附方法测试得到电池材料的比表面积，对于电池本身性能的开发和控制都起到关键性作用。目前电池材料标准有GB/T 30836-2014锂离子电池用钛酸锂及其炭复合负极材料，GB/T 24533-2019锂离子电池石墨类负极材料，以及GB∕T 38824-2020 软炭几个大的标准描述。但是其中关于比表面积测试及计算，依旧按照GB∕T 19587—2017气体吸附BET法测定固态物质比表面积。

 

电池材料低温氮气测试及数据处理：

 

1.     脱气条件：温度根据材料设定150-250℃，时间一般在1-3小时。

2.     样品量：保证样品总表面积在5-50m2，一般正极材料比表面积偏小，需要加大样品量。

3.     相对压力P/P0范围，一般在0.05-0.3取5到6个均匀的点。

4.     总比表面积计算用BET方法，涉及到外比表面积用统计层厚度t方法来进行计算。

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华璞恒创仪器科技（北京）有限公司
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