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锂电池的三元材料极片过压会有什么影响?

钜大LARGE  |  点击量:3597次  |  2018年07月20日  

造成三元材料极片过压的原因有两种,一种是电池厂家为了追求电池的高能量密度导致极片过压;另一种是材料厂家制程控制不严格,使不同批次三元材料的压实密度不一致,而电池厂家未分析材料的具体情况,按照常规工艺参数制备极片时将极片过压。


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▲过压后的极片SEM图


极片过压会造成电池容量降低,循环恶化,内阻增加等问题。首先,极片过压会使球形三元材料大面积破碎,新产生的表面有很多脱离了二次球的一次小颗粒,它们要么因为没有接触到PVDF而从极片上掉落,要么因为没有接触到导电剂而使极片导电性能局部恶化。


新表面的产生也使比表面增大,与电解液的接触面增大,副反应增加,从而造成电池性能降低,如电池气胀、循环衰减等。过压还会造成铝箔变形,极片脆片,容易折断,电池内阻增加。


另外,过压的极片中,材料颗粒之间的挤压程度过大,造成极片孔隙率低,极片吸收电解液的量也会降低,电解液难以渗透到极片内部,直接的后果就是材料的比容量发挥变差。保液能力差的电池,循环过程中极化很大,衰减很快,内阻增加明显。


极片是否过压可以通过观察极片是否脆片、做电镜查看材料是否被破碎、估算极片孔隙率等方法来判断。其中极片孔隙率是判断极片吸液量、吸液速率的一项重要指标,对电池性能产生直接影响。


极片孔隙率是指极片辊压后内部孔限的体积占辊压后极片总体积的百分率。极片孔隙率过低会降低电解液量对极片浸润速率,影响电池性能发挥,过高会降低电池能量密度,浪费有效空间。因此,不能为了追求能量密度而过度提高压实密度。


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