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四大正极材料的压实密度介绍

2019-01-11 17:49:29 来源:网络 评论:0 点击:

众所周知,压实密度一般受真密度和材料形貌结构的影响。

真密度

材料的压实密度主要受真密度影响比较大,不同材料的真密度分别为:钴酸锂:5.1,锰酸锂:4.2,磷酸铁锂3.6,三元材料受组成的不同,真密度有所变化,一般的111型,以美国3M的BC-618为例,约为4.8,所以按照真密度的由大到小来排列,四种材料的顺序如下:钴酸锂>三元>锰酸锂>磷酸铁锂,这也与目前压实密度的趋势完全一致,可见,真密度是影响一种材料压实的最大影响因素。

形貌结构

材料的表面光滑程度,二次颗粒内部空隙的大小,材料的规整程度,这些都是影响材料压实密度的因素,目前的钴酸锂是一次颗粒,这也就不存在二次颗粒内部间隙的影响,锰酸锂和三元材料也做成了类钴酸锂的一次颗粒(锰酸锂可以成为单晶,三元材料存在争议),也把压实密度分别提高到了锰酸锂(2.9-3.2),三元(3.7-3.9),至于磷酸铁锂,(比较特殊,会在倍率性能部分说明)由于材料的纳米化,限制了其压实的进一步提高,粒径分布是比较复杂的因素,合理的粒径分布可以适当的提高压实,这些可以一般可以根据自己的产品作相应的调整。

倍率性能

倍率性能属于电化学性能,与材料的客观的压实密度无关,但是考虑到在电池的应用中,就有必要细细说明。单纯从材料本身的倍率性能而言(排除粒径影响)锰酸锂>钴酸锂>三元材料>磷酸铁锂。为了保证材料的倍率性能,目前产业化的产品都在工艺上进行了调整,以保证其倍率性能,所以目前的D50一般的范围来说也是和倍率性成正比,倍率性越好的产品,一般可以做到粒径越大,因为大的粒径可以保证材料的压实密度更高一些(虽然二者比例不是严格的对应),当然,特殊领域的追求高倍率产品属于例外。

所以,我们可以合理认为:倍率性能在一定程度上限制了压实密度的提高。

以上为压实密度的说明,对于一些客户对于目前的一次颗粒产品压实及其倍率性能的疑问,特作如下说明:

(补充:我们提高压实的途径:把产品做成类钴酸锂的一次颗粒)

单晶一次颗粒的压实密度高于二次颗粒,这是毋庸置疑的,但是带来的新的问题就是可能影响倍率性能,因为倍率性能与锂离子在颗粒内部的传输速率相关性很大,一般粒径越小,传输速率越快(这也是磷酸铁锂必须纳米化的主要原因),普通的二次颗粒的小颗粒都是纳米级或者1微米以下,所以即使二次颗粒的粒径D50大于做到十几甚至几十微米,倍率性能依然不错,但是单晶一次颗粒的另一个好处是,自由长成的晶体表面很光滑,与导电剂接触很紧密,此外,高温下自由长成的晶体内部晶格缺陷很少,使里离子传输更加畅通,此外,我们把粒径做小(小于二次团聚颗粒)也有助于倍率性能的提高。至于具体的性能很多客户都做过具体测试,不做过多说明。

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