为什么不能用纯锂金属做电池正极？采用不同比例材料有什么区别？
来源：宝鄂实业
2019-04-15 01:30
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松装密度（apparentdensity，简称AD）通常采用斯柯特容量计法测量：粉末经筛网自由流入布料箱，交替通过4块倾斜角为25°的玻璃板，经漏斗按一定高度自由落下充满量杯，由粉体净重和量杯体积计算得到结果。
振实密度（tapdensity，简称TD）是将一定重量的粉末加入有刻度的透明量器中，在规定条件下经一定振幅和频率的振动规定次数或时间后，测得单位容积粉末的重量。
粉末压实密度（pelletdensity，简称PD）是将一定重量的粉末加入具有固定直径和高度的硬质模具中，在压力作用下粉末产生移动和变形，形成具有一定密度和强度的压坯。由粉体净重和压缩体积计算得出结果。
极片压实密度（pressdensity）是将材料与少量的黏结剂、导电剂混合制浆，经涂布、烘干、碾压成正极片，压实密度=面密度×(极片碾压厚度集流×体厚度)。以不同的压力碾压后，对折极片不出现透光的临界状态对应的数值是极限压实密度。
理论密度（theoreticaldensity）是假设材料没有任何宏观和微观缺陷的理想晶体，利用XRD测量晶格常数得到晶胞体积，用它去除单个晶胞内所有原子的总质量得到。振实密度测试方法简单，是衡量正极活性材料的一个重要指标。
LCO理论密度达到5.06g/cm3，其次是NCM、NCA、LMO、OLO，LFP最低，仅为3.57g/cm3。从中不难看出，钴酸锂密度最高，这也是其在智能手机市场无法被其它材料取代的重要原因。同一种材料，用于倍率型电池因采用了小颗粒解决方案，其对应的振实密度和压实密度都呈现较大幅度的下降。磷酸铁锂因其理论密度最低、D50最小，振实密度和极片压实密度都在常见的几种正极材料中垫底。
正极比表面积大时，电池的倍率特性较好，但通常更易与电解液发生反应，使得循环和存储变差。正极材料比表面积与颗粒大小及分布、表面孔隙度、表面包覆物等密切相关。在钴酸锂体系里，小颗粒的倍率型产品对应的比表面积最大。磷酸铁锂因导电性差，颗粒以纳米团聚体形式设计、且表面包覆了无定形的碳，导致其比表面积在所有正极材料中最高。锰系材料与钴系相比，本身存在难以烧结的特点，其比表面积也整体较大。
制备正极材料时，一般都会采用稍过量的Li/Me，以保证材料从里到外彻底锂化。因此大多数正极材料表面都会残留一定量多余锂，这部分锂大多以Li2CO3形式存在。对于NC、NCM、NCA等镍系材料，Ni含量越高，材料混排加剧，残存碱量越多；严重时导致电池浆料黏度大、电池存储性能变差。残存碱测试通常采用酸碱电位滴定或人工滴定，将正极粉体分散到一定量纯水中，过滤，量取一定体积的滤液用标准盐酸溶液滴定。选取酚酞和甲基橙作指示剂，依次在pH≈8和pH≈4附近出现2个等当点，分别记录所用标准盐酸体积。但是对于NC、NCM和NCA等材料，测试过程要分外小心。因为高镍材料大多以团聚颗粒形式存在，分散于水的过程中容易出现Li-Me混排，发生持续析锂现象，制样、测试的过程要精细、准确、可控。即使如此，其结果中Li2CO3主要反映的是表面Li，LiOH则是颗粒表面Li、晶界Li以及表层晶体结构内3a位的Li的总和。
振实密度（tapdensity，简称TD）是将一定重量的粉末加入有刻度的透明量器中，在规定条件下经一定振幅和频率的振动规定次数或时间后，测得单位容积粉末的重量。
粉末压实密度（pelletdensity，简称PD）是将一定重量的粉末加入具有固定直径和高度的硬质模具中，在压力作用下粉末产生移动和变形，形成具有一定密度和强度的压坯。由粉体净重和压缩体积计算得出结果。
极片压实密度（pressdensity）是将材料与少量的黏结剂、导电剂混合制浆，经涂布、烘干、碾压成正极片，压实密度=面密度×(极片碾压厚度集流×体厚度)。以不同的压力碾压后，对折极片不出现透光的临界状态对应的数值是极限压实密度。
理论密度（theoreticaldensity）是假设材料没有任何宏观和微观缺陷的理想晶体，利用XRD测量晶格常数得到晶胞体积，用它去除单个晶胞内所有原子的总质量得到。振实密度测试方法简单，是衡量正极活性材料的一个重要指标。
LCO理论密度达到5.06g/cm3，其次是NCM、NCA、LMO、OLO，LFP最低，仅为3.57g/cm3。从中不难看出，钴酸锂密度最高，这也是其在智能手机市场无法被其它材料取代的重要原因。同一种材料，用于倍率型电池因采用了小颗粒解决方案，其对应的振实密度和压实密度都呈现较大幅度的下降。磷酸铁锂因其理论密度最低、D50最小，振实密度和极片压实密度都在常见的几种正极材料中垫底。
正极比表面积大时，电池的倍率特性较好，但通常更易与电解液发生反应，使得循环和存储变差。正极材料比表面积与颗粒大小及分布、表面孔隙度、表面包覆物等密切相关。在钴酸锂体系里，小颗粒的倍率型产品对应的比表面积最大。磷酸铁锂因导电性差，颗粒以纳米团聚体形式设计、且表面包覆了无定形的碳，导致其比表面积在所有正极材料中最高。锰系材料与钴系相比，本身存在难以烧结的特点，其比表面积也整体较大。
制备正极材料时，一般都会采用稍过量的Li/Me，以保证材料从里到外彻底锂化。因此大多数正极材料表面都会残留一定量多余锂，这部分锂大多以Li2CO3形式存在。对于NC、NCM、NCA等镍系材料，Ni含量越高，材料混排加剧，残存碱量越多；严重时导致电池浆料黏度大、电池存储性能变差。残存碱测试通常采用酸碱电位滴定或人工滴定，将正极粉体分散到一定量纯水中，过滤，量取一定体积的滤液用标准盐酸溶液滴定。选取酚酞和甲基橙作指示剂，依次在pH≈8和pH≈4附近出现2个等当点，分别记录所用标准盐酸体积。但是对于NC、NCM和NCA等材料，测试过程要分外小心。因为高镍材料大多以团聚颗粒形式存在，分散于水的过程中容易出现Li-Me混排，发生持续析锂现象，制样、测试的过程要精细、准确、可控。即使如此，其结果中Li2CO3主要反映的是表面Li，LiOH则是颗粒表面Li、晶界Li以及表层晶体结构内3a位的Li的总和。
