怎樣測定電池的標(biāo)準(zhǔn)電壓？低于標(biāo)準(zhǔn)電壓會(huì)有什么影響？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-15 01:28
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鋰離子電池中的正極材料都是含鋰的氧化物，一般鋰含量越高，容量越高。比如錳酸鋰的Li含量僅為4.2%，而鈷酸鋰和鎳酸鋰達(dá)到約7.1%，富鋰錳基的則可高達(dá)約10%。材料組成固定的話，主元素含量應(yīng)該以實(shí)際測試平均值加公差的形式給出，以達(dá)到相應(yīng)的電化學(xué)活性并保持批次之間的穩(wěn)定性。鋰離子電池中的正極材料都是含鋰的氧化物，一般鋰含量越高，容量越高。比如錳酸鋰的Li含量僅為4.2%，而鈷酸鋰和鎳酸鋰達(dá)到約7.1%，富鋰錳基的則高達(dá)約10%。材料組成固定的話，主元素含量應(yīng)該以實(shí)際測試平均值加公差的形式給出，以達(dá)到相應(yīng)的電化學(xué)活性并保持批次之間的穩(wěn)定性。
鋰離子電池正極材料的晶體結(jié)構(gòu)主要分3類：α-NaFeO2層狀型、橄欖石型、尖晶石型。正極材料中，LiCoO2的純相比較容易制備，產(chǎn)品具有α-NaFeO2層狀結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)于美國粉末衍射標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合委員會(huì)（JointCommitteeonPowerDiffractionStandards，簡稱JCPDS）發(fā)布的50-0653#卡片；LiMn2O4的純相更容易得到，產(chǎn)品具有尖晶石立方結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)于JCPDS5-0782#卡片；LiFePO4因其Fe為+2價(jià)，必須在惰性氣氛中制備，產(chǎn)品具有橄欖石結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)于JCPDS83-2092#卡片。
正極材料的粒度大小會(huì)直接影響電池漿料和極片的制備，一般大粒度材料漿料黏度低、流動(dòng)性好，可以少用溶劑、固含量高。
正極材料的顆粒大小通常采用激光粒度儀測試，將粒度分布曲線中累積分布為50%時(shí)最大顆粒的等效直徑D50視作平均粒徑。正極材料粒度及其分布是與前驅(qū)體、燒結(jié)、破碎工藝密切相關(guān)的，通常情況下應(yīng)呈現(xiàn)正態(tài)分布。鈷酸鋰一般以四氧化三鈷和碳酸鋰為原料制備，其燒結(jié)特性很好，可通過控制Li/Co、燒結(jié)溫度、升溫速度等關(guān)鍵因素使其長大，因此對(duì)原料要求較低。通過燒結(jié)粘連長大、破碎的粉體材料易出現(xiàn)大的異形顆粒，制漿涂布成型時(shí)易出現(xiàn)劃痕、斷帶，因此鈷酸鋰標(biāo)準(zhǔn)對(duì)粒度分布曲線中最大顆粒的等效直徑Dmax作了限制。
錳酸鋰大多采用了與堿錳電池相同的原料——電解二氧化錳（EMD），其生產(chǎn)工藝是通過電解工藝沉積出整塊的MnO2板，再通過剝離、破碎得到。原料本身存在大的異形顆粒，因此錳酸鋰標(biāo)準(zhǔn)對(duì)Dmax也作了限制。動(dòng)力型錳酸鋰的Dmax較小，主要是考慮到采用球形錳源前驅(qū)體的因素，粒度分布可控。鎳鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰等材料在產(chǎn)業(yè)化時(shí)，通常采用化學(xué)共沉淀來實(shí)現(xiàn)Ni、Co、Mn、Al等元素的原子級(jí)別混合，并通過控制結(jié)晶實(shí)現(xiàn)高密度。因此，此類材料的粒度分布相對(duì)于鈷酸鋰較窄，標(biāo)準(zhǔn)中提出了D10、D90的要求，可以進(jìn)一步計(jì)算K90作為反映粒度分布寬窄的指標(biāo)
D50的大小設(shè)計(jì)也有不同應(yīng)用的考慮，倍率型材料通常D50小，以縮短Li+在正極顆粒內(nèi)部固相擴(kuò)散的距離。高壓實(shí)型材料通常D50較大，并大多采用Bimodal方式，使小顆粒充分填隙于大顆粒之間，以實(shí)現(xiàn)最密堆積效果。
鋰離子電池體積能量密度很大程度上取決于活性物質(zhì)密度。正極材料的密度與其所含元素的原子量、晶體排布方式、結(jié)晶程度、球形度、顆粒大小及分布、致密度等密切相關(guān)，受制備工藝影響。正極材料的密度分為松裝密度、振實(shí)密度、粉末壓實(shí)密度、極片壓實(shí)密度、理論密度等。
鋰離子電池正極材料的晶體結(jié)構(gòu)主要分3類：α-NaFeO2層狀型、橄欖石型、尖晶石型。正極材料中，LiCoO2的純相比較容易制備，產(chǎn)品具有α-NaFeO2層狀結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)于美國粉末衍射標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合委員會(huì)（JointCommitteeonPowerDiffractionStandards，簡稱JCPDS）發(fā)布的50-0653#卡片；LiMn2O4的純相更容易得到，產(chǎn)品具有尖晶石立方結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)于JCPDS5-0782#卡片；LiFePO4因其Fe為+2價(jià)，必須在惰性氣氛中制備，產(chǎn)品具有橄欖石結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)于JCPDS83-2092#卡片。
正極材料的粒度大小會(huì)直接影響電池漿料和極片的制備，一般大粒度材料漿料黏度低、流動(dòng)性好，可以少用溶劑、固含量高。
正極材料的顆粒大小通常采用激光粒度儀測試，將粒度分布曲線中累積分布為50%時(shí)最大顆粒的等效直徑D50視作平均粒徑。正極材料粒度及其分布是與前驅(qū)體、燒結(jié)、破碎工藝密切相關(guān)的，通常情況下應(yīng)呈現(xiàn)正態(tài)分布。鈷酸鋰一般以四氧化三鈷和碳酸鋰為原料制備，其燒結(jié)特性很好，可通過控制Li/Co、燒結(jié)溫度、升溫速度等關(guān)鍵因素使其長大，因此對(duì)原料要求較低。通過燒結(jié)粘連長大、破碎的粉體材料易出現(xiàn)大的異形顆粒，制漿涂布成型時(shí)易出現(xiàn)劃痕、斷帶，因此鈷酸鋰標(biāo)準(zhǔn)對(duì)粒度分布曲線中最大顆粒的等效直徑Dmax作了限制。
錳酸鋰大多采用了與堿錳電池相同的原料——電解二氧化錳（EMD），其生產(chǎn)工藝是通過電解工藝沉積出整塊的MnO2板，再通過剝離、破碎得到。原料本身存在大的異形顆粒，因此錳酸鋰標(biāo)準(zhǔn)對(duì)Dmax也作了限制。動(dòng)力型錳酸鋰的Dmax較小，主要是考慮到采用球形錳源前驅(qū)體的因素，粒度分布可控。鎳鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰等材料在產(chǎn)業(yè)化時(shí)，通常采用化學(xué)共沉淀來實(shí)現(xiàn)Ni、Co、Mn、Al等元素的原子級(jí)別混合，并通過控制結(jié)晶實(shí)現(xiàn)高密度。因此，此類材料的粒度分布相對(duì)于鈷酸鋰較窄，標(biāo)準(zhǔn)中提出了D10、D90的要求，可以進(jìn)一步計(jì)算K90作為反映粒度分布寬窄的指標(biāo)
D50的大小設(shè)計(jì)也有不同應(yīng)用的考慮，倍率型材料通常D50小，以縮短Li+在正極顆粒內(nèi)部固相擴(kuò)散的距離。高壓實(shí)型材料通常D50較大，并大多采用Bimodal方式，使小顆粒充分填隙于大顆粒之間，以實(shí)現(xiàn)最密堆積效果。
鋰離子電池體積能量密度很大程度上取決于活性物質(zhì)密度。正極材料的密度與其所含元素的原子量、晶體排布方式、結(jié)晶程度、球形度、顆粒大小及分布、致密度等密切相關(guān)，受制備工藝影響。正極材料的密度分為松裝密度、振實(shí)密度、粉末壓實(shí)密度、極片壓實(shí)密度、理論密度等。
