鋰離子電池倍率性能與電池電阻息息相關(guān)，電池電阻包含離子電阻和電子電阻。在實(shí)際電池研發(fā)以及生產(chǎn)過(guò)程中，離子電阻部分需在電池成品端進(jìn)行評(píng)估，而電子電阻部分可在材料及極片端進(jìn)行快速評(píng)估，因此，對(duì)鋰電正負(fù)極材料電阻率的測(cè)試對(duì)材料工藝穩(wěn)定性和成品電芯的電阻預(yù)估有重要意義。鋰離子電池的組成結(jié)構(gòu)如圖1所示，常用的正負(fù)極材料通常有石墨、磷酸鐵鋰、鎳鈷錳三元、鈷酸鋰等，由于不同材料的化學(xué)成份和晶體結(jié)構(gòu)不同，因此材料在受壓狀態(tài)下的壓實(shí)密度和電阻率也不同。本文對(duì)四種鋰電材料的壓實(shí)密度和電阻率進(jìn)行測(cè)試，對(duì)比分析其壓實(shí)密度和電阻率的差異。

電池電阻&電池結(jié)構(gòu)示意圖

實(shí)驗(yàn)設(shè)備與測(cè)試參數(shù)

1. 實(shí)驗(yàn)設(shè)備：粉末電阻率&壓實(shí)密度儀，型號(hào)PRCD2100（IEST-元能科技），測(cè)試壓強(qiáng)范圍5~200MPa，設(shè)備外觀如圖2所示。

(a)PRCD2100外觀圖；(b)PRCD2100結(jié)構(gòu)圖

2. 測(cè)試參數(shù)：施加壓強(qiáng)10~200MPa，保壓10s；

3. 取樣質(zhì)量：鈷酸鋰/三元粉料2.00g，LFP/石墨粉料0.50g；

粉末電阻率&壓實(shí)密度結(jié)果分析

1. 粉末電阻率隨施加壓強(qiáng)變化情況

四種不同體系粉末電阻率變化曲線

2. 100MPa下粉末壓實(shí)密度&粉末電阻率比較

四種不同體系材料的壓實(shí)密度和電阻率比較

對(duì)比以上四種不同體系材料壓實(shí)密度：LCO>NCM>LFP>Graphite，100MPa條件下的粉末電阻率比較：LCO >NCM > LFP >Graphite。其中當(dāng)三元材料體系中鎳鈷錳的比例不同時(shí)，粉末的電阻率也有較大差異，通常是隨著鎳含量的增高，三元材料的電阻率減小。為了提高LFP材料導(dǎo)電性，通常會(huì)對(duì)其進(jìn)行表面包碳或者納米化等處理，因此LFP在常用的正極材料中是導(dǎo)電性較好的一種材料，對(duì)應(yīng)的LFP體系電芯的倍率性能也通常較好。

總結(jié)

四種材料粉末電阻率比較：LCO >NCM > LFP >Graphite。對(duì)粉末電阻率的監(jiān)控可以監(jiān)控粉末制成工藝的穩(wěn)定性，同時(shí)幫助研發(fā)人員提前預(yù)估成品電芯的倍率性能，加快研發(fā)進(jìn)度。

參考文獻(xiàn)

1. 羅飛，褚賡，黃杰，孫洋，李泓. 離子電池基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題（Ⅷ）—負(fù)極材料。儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)，2014, 3 (2).

2. 許潔茹，李泓 等，鋰電池研究中的電導(dǎo)率測(cè)試分析方法. 儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)，2018,7(5) 926-955.

3. 俞琛捷 等. 鋰離子電池磷酸鐵鋰正極材料的制備及改性研究進(jìn)展. 材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2011，29(3):468-470.

來(lái)源：元能科技