鋰電池石墨負(fù)極材料重要技術(shù)指標(biāo)都有哪些
鋰電池是新興行業(yè)，具有較大發(fā)展?jié)摿扒熬啊榱舜龠M(jìn)該行業(yè)健康有序發(fā)展，相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)被制定與發(fā)布。其中，關(guān)于鋰電池負(fù)極材料的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也已經(jīng)有明確規(guī)定。具體看哪些指標(biāo)？
1.負(fù)極材料的晶體結(jié)構(gòu)
不同的晶體結(jié)構(gòu)及化學(xué)組成會(huì)造成粉體的物理化學(xué)特性千差萬(wàn)別，進(jìn)而影響到粉體的應(yīng)用。常用的負(fù)極材料石墨有兩種晶體結(jié)構(gòu)，一種是六方相，一種是菱方相。晶體結(jié)構(gòu)的有序程度和發(fā)生石墨化的難易程度相關(guān)。石墨化度越大，碳材料越容易石墨化，同時(shí)晶體結(jié)構(gòu)的有序程度也越高。其石墨化程度越高，相應(yīng)晶格缺陷越少，電子的遷移阻力越小，電池的動(dòng)力學(xué)性能會(huì)得到提升。
2.負(fù)極材料的粒度分布
負(fù)極材料的粒度分布會(huì)直接影響電池的制漿工藝以及體積能量密度。在相同的體積填充份數(shù)情況下，材料的粒徑越大，粒度分布越寬，漿料的黏度就越小，這有利于提高固含量，減小涂布難度。另外，材料的粒度分布較寬時(shí)，體系中的小顆粒能夠填充在大顆粒的空隙中，有助于增加極片的壓實(shí)密度，提高電池的體積能量密度。
3.負(fù)極材料的密度
密度是指材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。粉體材料一般都是有孔的，根據(jù)是否將這些孔體積計(jì)入，可分為真密度、有效密度和表觀密度，而表觀密度又分為壓實(shí)密度和振實(shí)密度。在實(shí)際應(yīng)用中，生產(chǎn)廠家更為關(guān)心的是材料的表觀密度。對(duì)于負(fù)極材料，密度會(huì)直接影響到電池的體積能量密度。對(duì)于同一種材料，其壓實(shí)密度越大，體積能量密度也越高，因此標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)各項(xiàng)密度的下限值均做出了要求。
4.負(fù)極材料的比表面積
負(fù)極材料的比表面積對(duì)電池的動(dòng)力學(xué)性能和固體電解質(zhì)膜的形成有很大影響。如石墨的比表面積太大，造成第一次容量損失過(guò)多，而且加的粘結(jié)劑會(huì)比較多，造成內(nèi)阻增加。石墨的比表面積與石墨顆粒的形狀、表面結(jié)構(gòu)等有關(guān)，比如人造石墨具有特殊的微孔結(jié)構(gòu)，比表面積大，含有的活性部位增多，反應(yīng)面積增大，提高活性材料的利用率，表現(xiàn)出高容量和高倍率性能。可以說(shuō)石墨顆粒的比表面積過(guò)大或過(guò)小都不利于鋰離子的可逆脫嵌，只有合適的比表面積才能限度地可逆脫嵌鋰離子。
5.負(fù)極材料對(duì)pH和水分的要求
負(fù)極材料的pH和水分對(duì)材料的穩(wěn)定性和制漿工藝有重要影響。粉體材料中含有的微量水分可由卡爾·費(fèi)休庫(kù)侖滴定儀測(cè)定。對(duì)于pH值。可以將試樣與蒸餾水相混合后用pH計(jì)測(cè)定。
6.負(fù)極材料的元素含量
石墨主要由固定碳、灰分和揮發(fā)分三部分組成，固定碳是真正起電化學(xué)活性的組分，標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)固定碳的含量有著嚴(yán)格要求，至少大于99.5%。此外，除了固定碳、鋰主要元素，負(fù)極材料在進(jìn)行包覆、摻雜等改性過(guò)程中會(huì)引入一些雜質(zhì)元素，它們也會(huì)嚴(yán)重影響電池的電化學(xué)性能，需要嚴(yán)格控制。另外，部分負(fù)極原料中含有鎘、鉛、汞、六價(jià)鉻及其化合物等限用元素，它們對(duì)動(dòng)物、植物和環(huán)境有害，因此在標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)此類物質(zhì)有嚴(yán)格的限制。
7.負(fù)極材料的第一次可逆比容量和第一次效率
負(fù)極材料的第一次可逆比容量指的是首周脫鋰容量，而第一次效率指的是首周脫鋰容量與嵌鋰容量的比值，它們可以在很大程度上反映電極材料的電化學(xué)性能。而且電池的首周可逆比容量可以在一定程度上反映材料在后續(xù)循環(huán)中的穩(wěn)定容量，也具有重要的實(shí)際意義。
石墨是主要的鋰電池負(fù)極材料之一，石墨的超細(xì)化研磨是一道關(guān)鍵步驟，影響到負(fù)極材料的粒度分布、比表面積和晶體結(jié)構(gòu)等。因此超細(xì)研磨設(shè)備十分關(guān)鍵。
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