鋰離子電池負(fù)極材料的粒度分布對(duì)電池性能有何影響

來(lái)源：存能電氣  日期：2019-10-23 10:24  瀏覽量：次

　　鋰離子電池負(fù)極材料的粒度分布對(duì)電池性能有何影響？在鋰離子電池材料中，負(fù)極材料是決定電池性能的關(guān)鍵，作為一種高結(jié)晶度的石墨材料，天然石墨的粒度直接影響電極比表面積和邊緣碳原子所占比例，這對(duì)于首次充電時(shí)的不可逆比容量由很大的影響。

　　鋰離子電池負(fù)極材料的粒度分布對(duì)電池性能有何影響

　　鋰離子電池實(shí)質(zhì)上是鋰離子在正負(fù)極材料之間的一個(gè)反復(fù)循環(huán)"流動(dòng)"的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，鋰離子不斷地嵌入電極材料中，同時(shí)又需要不斷的脫嵌出來(lái)，正是這種搖擺式的嵌入和脫嵌過(guò)程，才使得鋰離子電池能夠反復(fù)充放電使用。然而鋰離子的脫和嵌是受很多影響因素決定的。

　　在這些影響因素當(dāng)中，正負(fù)極材料的顆粒大小無(wú)疑是非常重要的，顆粒的大小將會(huì)對(duì)材料的堆積產(chǎn)生直接的影響，而這種影響導(dǎo)致的空間效應(yīng)將會(huì)直接影響到鋰離子的脫嵌，從而影響到電池性能。

　　在鋰離子電池的生產(chǎn)研發(fā)過(guò)程中，正負(fù)極片的性能對(duì)于電池性能影響巨大。而其中正負(fù)極材料特性和相關(guān)的加工工藝是最為重要的影響因素。正負(fù)極材料的顆粒大小將會(huì)直接影響電池的充放電行為，而相關(guān)電池漿料的流變性能又會(huì)直接影響流漿液的存儲(chǔ)、涂布和加工穩(wěn)定性。

　　天然石墨作為負(fù)極材料最主要之一，粉末粒度逐漸增大，其粒度分布為從標(biāo)準(zhǔn)的正態(tài)分布到三種不同程度的偏心型分布，偏心分布的石墨粉是加入不同量的較小粒徑的天然石墨微粉得到的，一次偏心分布的類(lèi)型為偏向較小粒徑的一方。隨著粒度的增大，粒度分布的范圍逐漸擴(kuò)大。

　　對(duì)于碳負(fù)極材料再最初的充放電循環(huán)中存在不可逆容量，在鋰離子電池的首次充放電過(guò)程中，碳材料表面隨著Li+的嵌入，電解液中的溶劑分子共聯(lián)，在碳材料表面分解形成固體電解質(zhì)中間相，只有在負(fù)極表面整個(gè)SEI膜覆蓋后，溶劑分子不能嵌入。

　　加入不同量的較小粒徑的顆粒使粉體呈不同的偏心型分布，由于粒徑較小的粉體內(nèi)部缺陷較多，并且石墨粉在機(jī)械粉碎過(guò)程中易于使其晶型結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，由六角結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榱夥浇Y(jié)構(gòu)，小顆粒石墨粉中菱形晶數(shù)量相對(duì)較多，而菱方結(jié)構(gòu)的石墨具有較小的儲(chǔ)能容量，因此影響了負(fù)極材料整體的充放電容量，使電池的充放電容量有所降低。

　　鋰離子在石墨負(fù)極材料間的擴(kuò)散與碳晶的粒徑有直接關(guān)系。石墨微晶的粒度越大，鋰離子的擴(kuò)散路徑越長(zhǎng)。

　　天然石墨的粒度與分布對(duì)鋰離子電池的初始充放電容量由較大的影響，而對(duì)其首次效率影響相對(duì)較小。粒徑較小的天然石墨具有較大的首次充放電容量，但不可逆容量也較大；

　　中等粒徑的石墨粉具有較高的首次效率；粒度增大減少了首次充放電容量，較小粒徑的石墨粉首次不可逆容量加大；粒度分布呈標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布式合理的。呈正態(tài)分布的天然石墨負(fù)極材料有利于提高鋰離子電池的綜合性能。

　　粒度的提高有利于降低首次充放電的不可逆容量損失，其粒度分布范圍稍寬，使較大的石墨粒子間有一定的較小的粉體填充，可以增加粒子間的接觸面積，減小內(nèi)阻，加大電子導(dǎo)通能力，對(duì)提高負(fù)極的綜合性能有利。