鈷酸鋰電池正極材料密度?幸福加菲爾德7Q2021-07-19 13:49:18

材料的壓實密度主要受真密度影響比較大,不同材料的真密度分別為:鈷酸鋰:5。1,錳酸鋰:4。2,磷酸鐵鋰3。6,三元材料受組成的不同,真密度有所變化,一般的111型,以美國3M的BC-618為例,約為4。8,所以按照真密度的由大到小來排列,四種材料的順序如下:鈷酸鋰>三元>錳酸鋰>磷酸鐵鋰,這也與目前壓實密度的趨勢完全一致,可見,真密度是影響一種材料壓實的最大影響因素。

形貌結構

材料的表面光滑程度,二次顆粒內部空隙的大小,材料的規整程度,這些都是影響材料壓實密度的因素,目前的鈷酸鋰是一次顆粒,這也就不存在二次顆粒內部間隙的影響,我公司的錳酸鋰和三元材料也做成了類鈷酸鋰的一次顆粒(錳酸鋰可以成為單晶,三元材料存在爭議),也把壓實密度分別提高到了錳酸鋰(2。9-3。2),三元(3。7-3。9),至於磷酸鐵鋰,(比較特殊,會在倍率效能部分說明)由於材料的奈米化,限制了其壓實的進一步提高,粒徑分佈是比較複雜的因素,合理的粒徑分佈可以適當的提高壓實,這些可以一般可以根據自己的產品作相應的調整。

倍率效能

倍率效能屬於電化學效能,與材料的客觀的壓實密度無關,但是考慮到在電池的應用中,就有必要細細說明。單純從材料本身的倍率效能而言(排除粒徑影響)錳酸鋰>鈷酸鋰>三元材料>磷酸鐵鋰。為了保證材料的倍率效能,目前產業化的產品都在工藝上進行了調整,以保證其倍率效能,所以目前的D50一般的範圍來說也是和倍率性成正比,倍率性越好的產品,一般可以做到粒徑越大,因為大的粒徑可以保證材料的壓實密度更高一些(雖然二者比例不是嚴格的對應),當然,特殊領域的追求高倍率產品屬於例外。

所以,我們可以合理認為:倍率效能在一定程度上限制了壓實密度的提高。

以上為壓實密度的說明,對於一些客戶對於目前的一次顆粒產品壓實及其倍率效能的疑問,特作如下說明:

(補充:我們提高壓實的途徑:把產品做成類鈷酸鋰的一次顆粒)

單晶一次顆粒的壓實密度高於二次顆粒,這是毋庸置疑的,但是帶來的新的問題就是可能影響倍率效能,因為倍率效能與鋰離子在顆粒內部的傳輸速率相關性很大,一般粒徑越小,傳輸速率越快(這也是磷酸鐵鋰必須奈米化的主要原因),普通的二次顆粒的小顆粒都是奈米級或者1微米以下,所以即使二次顆粒的粒徑D50大於做到十幾甚至幾十微米,倍率效能依然不錯,但是單晶一次顆粒的另一個好處是,自由長成的晶體表面很光滑,與導電劑接觸很緊密,此外,高溫下自由長成的晶體內部晶格缺陷很少,使裡離子傳輸更加暢通,此外,我們把粒徑做小(小於二次團聚顆粒)也有助於倍率效能的提高。至於具體的效能很多客戶都做過具體測試,不做過多說明。