¿Cuáles son los factores que afectan la densidad de compactación de las baterías de litio?

Además de las propiedades intrínsecas de las sustancias activas en las baterías de iones de litio, la microestructura de los electrodos tiene una gran influencia en la densidad de energía y las propiedades electroquímicas de las baterías. De los electrodos sin triturar, solo el 50% del espacio está ocupado por sustancias activas, lo que mejora la densidad de compactación y puede aumentar efectivamente la densidad de energía volumétrica y la densidad de energía de peso del electrodo.

En la actualidad, hay cuatro factores principales que afectan la densidad de compactación de las tabletas polares positivas: (1) la densidad real del material; (2) Morfología del material; (3) Distribución del tamaño de partículas de los materiales; (4) proceso de polarización; Optimizando estos factores, podemos incrementar la densidad de energía aumentando la densidad de compactación.

(1) Densidad real del material

La verdadera densidad de los materiales de cátodos comercializados actualmente: ácido de cobalto de litio y GT; material ternario & GT; Manganato de litio y GT; fosfato de hierro y litio, que es consistente con la ley de densidad de compactación, el efecto de la densidad real del material en la densidad de compactación no se puede cambiar.

En la actualidad, la diferencia entre la densidad de compactación del ácido de litio y cobalto y la densidad real es inferior a 1,0 g · cm-3. Si el material ternario también alcanza este valor, la densidad de compactación puede llegar a 3,8 g · cm-3. En la actualidad, el método para aumentar la densidad de compactación parte principalmente de tres aspectos: morfología del material, distribución del tamaño de partículas del material y tecnología de placas polares.

(2) Morfología del material

El ácido de cobalto de litio comercial actual es una partícula primaria, un monocristal es grande y un material ternario es un agregado secundario de un monocristal pequeño. Como se muestra en la figura, una sola partícula de unos pocos cientos de nanómetros se reúne en una esfera secundaria de un material ternario. Hay muchos vacíos; Después de preparar el electrodo, también habrá una gran cantidad de espacios entre la bola y la bola. Las razones anteriores reducen aún más la densidad de compactación del material ternario.

Si la morfología del material ternario se prepara en un monocristal grande similar al del ácido de cobalto y litio, su densidad de compactación (3,8 g · cm-3 o más) puede aumentarse eficazmente, pero el proceso actual aún no está maduro. La capacidad del producto y la eficiencia de liberación inicial son más bajas que los productos convencionales.

(3) Distribución del tamaño de partículas de los materiales.

La razón por la cual la distribución del tamaño de partícula del material ternario afecta su densidad de compactación está relacionada con la morfología esférica del material ternario. Cuando se acumula la esfera de igual diámetro, habrá una gran cantidad de espacios entre la esfera y la esfera, si no hay un tamaño de partícula pequeño adecuado para llenar estos vacíos. aumentar la densidad de compactación del material.

La optimización de la distribución del tamaño de partículas de un material ternario puede aumentar su densidad de compactación. D50 cerca del material, si hay diferencias en D10, D90, Dmin y Dmax, también causará una densidad de compactación diferente. La estrecha distribución de granularidad o la amplia distribución de granularidad reducirán la densidad de compactación del material. Para el impacto de la distribución de granularidad, algunos fabricantes de baterías solicitarán a los fabricantes de materiales positivos. Algunos fabricantes de baterías logran el propósito de aumentar la densidad de compactación mezclando productos con diferentes distribuciones de grano.

(4) Proceso de polarización

La densidad de la superficie del electrodo, la cantidad de aglutinantes y agentes conductores afectarán la densidad de compactación. La densidad real de los agentes conductores y aglutinantes es muy baja, y cuanto mayor es la cantidad de adición, menor es la densidad de compactación del electrodo.

Por lo tanto, el electrodo se fabrica utilizando un buen agente conductor para reducir la cantidad de agente conductor; Además, el proceso de ajuste del plasma está muy disperso, de modo que la conductividad y el aglutinante uniformemente dispersos también pueden aumentar la densidad de compactación.

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