鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1813次 | 2018年11月29日
鋰電池正極材料質(zhì)量由四大數(shù)據(jù)決定
鋰電池正極(亦稱作陰極材料)的每一點(diǎn)進(jìn)步都會(huì)給鋰離子電池的性能帶來(lái)很大的改善,當(dāng)然也會(huì)給材料加工帶來(lái)一些困難。正極材料可從鋰鐵磷酸鹽、錳酸鋰、鋰鈷、鎳鈷錳三元材料、從低鎳三元材料到高鎳三元材料、從NCM到NCA、從傳統(tǒng)材料T到鋰離子提供器。高電壓材料,由凝聚形成的二元粒子組成。亞顆粒為大單晶顆粒,具有均勻的元素分布到核殼結(jié)構(gòu)的材料,具有梯度涂層和摻雜的材料…陰極材料的每一點(diǎn)進(jìn)步都會(huì)給鋰離子電池的性能帶來(lái)很大的改善,當(dāng)然也會(huì)給材料加工帶來(lái)一些困難。本系列將從陰極材料的相關(guān)檢測(cè)方法入手,理論聯(lián)系實(shí)際,帶您對(duì)相關(guān)材料的檢測(cè)方法有一個(gè)初步的了解。
1.通過(guò)對(duì)三元材料的EDS分析,可以得到三元材料的質(zhì)量比,判斷材料的種類。此外,EDS技術(shù)還可以用于分析元素的表面分布。電子束通過(guò)掃描觀察裝置在兩個(gè)維度上掃描樣品。測(cè)量特征X射線的強(qiáng)度。在陰極射線管陰極射線管陰極射線管上,與掃描信號(hào)同步,得到特征X射線強(qiáng)度的二維分形??椢锏膱D像在材料的摻雜和均勻性研究中有著廣泛的應(yīng)用。
通過(guò)分析不同元素的表面分布,可以看出元素的分布,這對(duì)于材料的制備具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。此外,還有XRF(X射線熒光光譜儀)、EDX(指能量散射X射線熒光光譜儀,又稱EDXRF),分析結(jié)果也非常相似,這里不再重復(fù)。
2.水分測(cè)試:材料中的水分含量也是電池制造商關(guān)注的重要指標(biāo),與干燥時(shí)間的長(zhǎng)短和相關(guān)參數(shù)的設(shè)定有關(guān),目前普遍采用卡爾·費(fèi)歇爾法進(jìn)行測(cè)試。其原理是,當(dāng)儀器的電解槽中的凱氏試劑達(dá)到平衡時(shí),水被注入含水的樣品中,水參與碘和二氧化硫的氧化-還原反應(yīng)。在吡啶和甲醇存在下,形成氫碘酸吡啶和甲基硫酸吡啶,通過(guò)陽(yáng)極電解產(chǎn)生消耗的碘,從而不斷進(jìn)行氧化-還原反應(yīng)。好的,直到水完全耗盡為止,根據(jù)法拉第電解定律,碘的產(chǎn)生與電解過(guò)程中消耗的電量成比例。反應(yīng)后,過(guò)量游離碘呈棕紅色,確定為終點(diǎn)。
3.殘堿含量檢測(cè):如果三元材料的堿度過(guò)高,會(huì)在再加工過(guò)程中帶來(lái)一些困難,因此必須控制材料的殘堿含量,一般采用滴定法進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)材料一般為鋰。氫氧化鋰與碳酸鋰、少量粉末與去離子水混合一段時(shí)間后過(guò)濾、再滴定,方法簡(jiǎn)單可行。原子吸收分光光度計(jì)(AAS):基于基態(tài)原子蒸氣對(duì)特征輻射吸收的影響,可以分析金屬元素。它可以靈敏、可靠地用于痕量或痕量元素的測(cè)定。通過(guò)對(duì)鋰離子電池正極材料使用前后的分析,可確定各元素的含量,分析各元素的含量及金屬溶解度等。它也可以通過(guò)ICP-AES方法檢測(cè),這已經(jīng)在負(fù)極的介紹中描述,這里沒(méi)有詳細(xì)描述。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
4.材料電性能測(cè)試:
這對(duì)于廣大同仁在鋰離子電源方面不再熟悉,容量、功率、高低溫、循環(huán)、功率、安全等必不可少,各大企業(yè)也有自己的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試方法,這里也不做多介紹。
近年來(lái),采用回轉(zhuǎn)窯來(lái)燒結(jié)鋰電粉體材料發(fā)展較快,其中較為成熟的就是江蘇鳳谷節(jié)能科技獨(dú)立研發(fā)的正極材料回轉(zhuǎn)窯。由于回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)效率高,通過(guò)動(dòng)態(tài)翻滾的形式粉體的受熱也更加均勻,因而可將多種鋰電粉體材料均勻、穩(wěn)定地?zé)Y(jié),大幅度提高正極、負(fù)極等材料各項(xiàng)化學(xué)性能。
總結(jié):
本文主要介紹了陰極材料的一些表征方法。需要說(shuō)明的是,材料的性能來(lái)源于對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的綜合分析,不能用單一的指標(biāo)來(lái)判斷。相信隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,越來(lái)越多的先進(jìn)的表征方法將會(huì)走出科研機(jī)構(gòu)。當(dāng)我們進(jìn)入鋰電池企業(yè)時(shí),我們將逐步加深對(duì)材料本身的理解。