锂离子电池负极材料的粒度分布对电池性能有何影响

来源：存能电气  日期：2019-10-23 10:24  浏览量：次

　　锂离子电池负极材料的粒度分布对电池性能有何影响？在锂离子电池材料中，负极材料是决定电池性能的关键，作为一种高结晶度的石墨材料，天然石墨的粒度直接影响电极比表面积和边缘碳原子所占比例，这对于首次充电时的不可逆比容量由很大的影响。

　　锂离子电池负极材料的粒度分布对电池性能有何影响

　　锂离子电池实质上是锂离子在正负极材料之间的一个反复循环"流动"的过程，在这个过程当中，锂离子不断地嵌入电极材料中，同时又需要不断的脱嵌出来，正是这种摇摆式的嵌入和脱嵌过程，才使得锂离子电池能够反复充放电使用。然而锂离子的脱和嵌是受很多影响因素决定的。

　　在这些影响因素当中，正负极材料的颗粒大小无疑是非常重要的，颗粒的大小将会对材料的堆积产生直接的影响，而这种影响导致的空间效应将会直接影响到锂离子的脱嵌，从而影响到电池性能。

　　在锂离子电池的生产研发过程中，正负极片的性能对于电池性能影响巨大。而其中正负极材料特性和相关的加工工艺是最为重要的影响因素。正负极材料的颗粒大小将会直接影响电池的充放电行为，而相关电池浆料的流变性能又会直接影响流浆液的存储、涂布和加工稳定性。

　　天然石墨作为负极材料最主要之一，粉末粒度逐渐增大，其粒度分布为从标准的正态分布到三种不同程度的偏心型分布，偏心分布的石墨粉是加入不同量的较小粒径的天然石墨微粉得到的，一次偏心分布的类型为偏向较小粒径的一方。随着粒度的增大，粒度分布的范围逐渐扩大。

　　对于碳负极材料再最初的充放电循环中存在不可逆容量，在锂离子电池的首次充放电过程中，碳材料表面随着Li+的嵌入，电解液中的溶剂分子共联，在碳材料表面分解形成固体电解质中间相，只有在负极表面整个SEI膜覆盖后，溶剂分子不能嵌入。

　　加入不同量的较小粒径的颗粒使粉体呈不同的偏心型分布，由于粒径较小的粉体内部缺陷较多，并且石墨粉在机械粉碎过程中易于使其晶型结构发生改变，由六角结构转变为菱方结构，小颗粒石墨粉中菱形晶数量相对较多，而菱方结构的石墨具有较小的储能容量，因此影响了负极材料整体的充放电容量，使电池的充放电容量有所降低。

　　锂离子在石墨负极材料间的扩散与碳晶的粒径有直接关系。石墨微晶的粒度越大，锂离子的扩散路径越长。

　　天然石墨的粒度与分布对锂离子电池的初始充放电容量由较大的影响，而对其首次效率影响相对较小。粒径较小的天然石墨具有较大的首次充放电容量，但不可逆容量也较大；

　　中等粒径的石墨粉具有较高的首次效率；粒度增大减少了首次充放电容量，较小粒径的石墨粉首次不可逆容量加大；粒度分布呈标准正态分布式合理的。呈正态分布的天然石墨负极材料有利于提高锂离子电池的综合性能。

　　粒度的提高有利于降低首次充放电的不可逆容量损失，其粒度分布范围稍宽，使较大的石墨粒子间有一定的较小的粉体填充，可以增加粒子间的接触面积，减小内阻，加大电子导通能力，对提高负极的综合性能有利。