丹東百特儀器有限公司
已認(rèn)證
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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(yīng)用于3C產(chǎn)品、電動(dòng)交通工具、儲(chǔ)能系統(tǒng)等領(lǐng)域。在這些應(yīng)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(chǎn)中的重要課題。
圖1. 鋰電池的能量密度與應(yīng)用
目前,通過提高鋰電池正負(fù)極材料的振實(shí)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(shí)密度與粒徑、粒徑分布及粒形等有著密切的關(guān)系,通過優(yōu)化前驅(qū)體的燒結(jié)工藝和研磨流程等來提高正負(fù)極材料的振實(shí)密度。
2. 百特BT-310系列振實(shí)密度儀
圖2. BT-310系列振實(shí)密度儀
BT-310系列振實(shí)密度儀是由丹東百特研制的高精度粉體振實(shí)密度測試儀,它符合 GB/T 21354、GB/T31057、GB/T 5162以及ISO 3953和ASTM B527等國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn),可應(yīng)用于電極正負(fù)極粉體材料的振實(shí)密度測試。圖3(a)為兩種50g磷酸鐵鋰樣品LFP-1和LFP-2隨振動(dòng)次數(shù)增加體積的變化曲線,其中LFP-1振實(shí)后的體積為55.5ml,振實(shí)密度為0.9 g/cm3;LFP-2振實(shí)后的體積為46ml,振實(shí)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3(b)為多次測試這兩個(gè)樣品振實(shí)密度的重現(xiàn)性,重現(xiàn)性偏差均低于1%,說明BT-310系列具有優(yōu)良的穩(wěn)定性。
圖3.(a)振實(shí)過程體積變化曲線
(b)百特振實(shí)密度儀的重復(fù)性
3. 兩個(gè)樣品振實(shí)密度不同的原因
同為磷酸鐵鋰的LFP-1和LFP-2,為什么振實(shí)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(cè)向和后向散射光信號,擴(kuò)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(zhì)量控制、生產(chǎn)工藝控制和應(yīng)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-1的D50遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于LFP-2的D50,從圖5的分布曲線可以看出,LFP-1內(nèi)部有更多的細(xì)顆粒導(dǎo)致顆粒間空隙更多,振實(shí)密度較低。LFP-2內(nèi)部有較少的細(xì)顆粒導(dǎo)致顆粒間空隙更少,振實(shí)密度較大。
圖4. Bettersize 3000 Plus激光/圖像粒度粒形分析儀
圖5. LFP-1he LFP -2的粒度分布
4.總結(jié)
粒徑和振實(shí)密度有著密切的關(guān)系,為了優(yōu)化生產(chǎn)過程,制備高性能的鋰離子正負(fù)極材料,高精度激光粒度儀和振實(shí)密度儀是兩種不可缺少的測試儀器。
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