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鋰電池材料振實密度和壓實測試方法概述
振實密度和壓實密度是兩種不同的概念,測試方法也不同,表示的含義及實際應(yīng)用中都不一樣的.
一.振實密度(tap density )
1.定義:
在規(guī)定條件下容器中的粉末經(jīng)振實后所測得的單位容積的質(zhì)量,單位為g/cm3。振實密度受粒徑分布,粒子形貌影響很大,溫濕度,含水量等影響.
2.影響因素:
振實密度一般描述材料的工藝性能,包括生產(chǎn)、倉儲、運輸、料倉和包裝體積等,鋰離子電池行業(yè)中,包裝密度對電池容量的影響是非常大的,高的振振實密度就意味著電池容量大及儲能量高,有利于提高電池性能.反之就影響電池質(zhì)量.
3.設(shè)備
振實密度測試儀(FT-100A)就是用于測量和分析鋰電池包裝密度的用設(shè)備,
4.工作原理:
裝有粉末刻度量筒隨著電機(jī)帶動機(jī)械振動裝置垂直上下振動,振動次數(shù)達(dá)到設(shè)定值后,停止振動,讀出刻度量筒的體積.
二.壓實密度(compacted density)
1.定義:
在鋰離子電池設(shè)計過程中,壓實密度=面密度/(片碾壓后的厚度—集流體厚度) ,單位:g/cm3
2.壓實密度分為:
負(fù)壓實密度Anode density(或稱為陽壓實密度)和正壓實密度Cathode density(或稱為陰壓實密度)。
3.應(yīng)用說明:
3.1.鋰離子動力電池在制作過程中,壓實密度對電池性能有較大的影響。通過實驗證明,壓實密度與片比容量,效率,內(nèi)阻,以及電池循環(huán)性能有密切的關(guān)系。找出壓實密度對電池設(shè)計很重要。一般來說,壓實密度越大,電池的容量就能做的越高,所以壓實密度也被看做材料能量密度的參考指標(biāo)之一.
3.2.壓實密度不光和顆粒的大小、密度有關(guān)系,還和粒子的配有關(guān)系,壓實密度大的一般都有很好的粒子正態(tài)分布??梢哉J(rèn)為,工藝條件一定的條件下,壓實密度越大,電池的容量越高。
3.3.合適的正壓實密度可以增大電池的放電容量,減小內(nèi)阻,減小化損失,延長電池的循環(huán)壽命,提高鋰離子電池的利用率。在壓實密度過大或過小時,不利于鋰離子的嵌入嵌出。
現(xiàn)在常用的正材料(鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料等)和負(fù)材料(人造石墨、天然石墨、復(fù)合石墨等),由于材質(zhì)不同,壓實密度也有較大的差別。