淺談四大正極材料的壓實密度

眾所周知,壓實密度一般受真密度和材料形貌結構的影響。

真密度

材料的壓實密度主要受真密度影響比較大，不同材料的真密度分別為：鈷酸鋰：5.1，錳酸鋰：4.2，磷酸鐵鋰3.6，三元材料受組成的不同，真密度有所變化，一般的111型，以美國3M的BC-618為例，約為4.8，所以按照真密度的由大到小來排列，四種材料的順序如下：鈷酸鋰(gt)三元(gt)錳酸鋰(gt)磷酸鐵鋰，這也與目前壓實密度的趨勢完全一致，可見，真密度是影響一種材料壓實的最大影響因素。

形貌結構

材料的表面光滑程度，二次顆粒內部空隙的大小，材料的規整程度，這些都是影響材料壓實密度的因素，目前的鈷酸鋰是一次顆粒，這也就不存在二次顆粒內部間隙的影響，我公司的錳酸鋰和三元材料也做成了類鈷酸鋰的一次顆粒(錳酸鋰可以成為單晶，三元材料存在爭議)，也把壓實密度分別提高到了錳酸鋰(2.9-3.2)，三元(3.7-3.9)，至于磷酸鐵鋰，(比較特殊，會在倍率性能部分說明)由于材料的納米化，限制了其壓實的進一步提高，粒徑分布是比較復雜的因素，合理的粒徑分布可以適當的提高壓實，這些可以一般可以根據自己的產品作相應的調整。

倍率性能

倍率性能屬于電化學性能，與材料的客觀的壓實密度無關，但是考慮到在電池的應用中，就有必要細細說明。單純從材料本身的倍率性能而言(排除粒徑影響)錳酸鋰(gt)鈷酸鋰(gt)三元材料(gt)磷酸鐵鋰。為了保證材料的倍率性能，目前產業化的產品都在工藝上進行了調整，以保證其倍率性能，所以目前的D50一般的范圍來說也是和倍率性成正比，倍率性越好的產品，一般可以做到粒徑越大，因為大的粒徑可以保證材料的壓實密度更高一些(雖然二者比例不是嚴格的對應)，當然，特殊領域的追求高倍率產品屬于例外。

所以，我們可以合理認為：倍率性能在一定程度上限制了壓實密度的提高。

以上為壓實密度的說明，對于一些客戶對于目前的一次顆粒產品壓實及其倍率性能的疑問，特作如下說明：

(補充：我們提高壓實的途徑：把產品做成類鈷酸鋰的一次顆粒)

單晶一次顆粒的壓實密度高于二次顆粒，這是毋庸置疑的，但是帶來的新的問題就是可能影響倍率性能，因為倍率性能與鋰離子在顆粒內部的傳輸速率相關性很大，一般粒徑越小，傳輸速率越快(這也是磷酸鐵鋰必須納米化的主要原因)，普通的二次顆粒的小顆粒都是納米級或者1微米以下，所以即使二次顆粒的粒徑D50大于做到十幾甚至幾十微米，倍率性能依然不錯，但是單晶一次顆粒的另一個好處是，自由長成的晶體表面很光滑，與導電劑接觸很緊密，此外，高溫下自由長成的晶體內部晶格缺陷很少，使里離子傳輸更加暢通，此外，我們把粒徑做小(小于二次團聚顆粒)也有助于倍率性能的提高。至于具體的性能很多客戶都做過具體測試，不做過多說明。

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