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锂电常用正负极材料电阻率分析

リリース時間: 2022-08-29 プレビュー回数:

锂离子电池倍率性能与电池电阻息息相关，电池电阻包含离子电阻和电子电阻。在实际电池研发以及生产过程中，离子电阻部分需在电池成品端进行评估，而电子电阻部分可在材料及极片端进行快速评估，因此，对锂电正负极材料电阻率的测试对材料工艺稳定性和成品电芯的电阻预估有重要意义。

锂离子电池的组成结构如图1所示，常用的正负极材料通常有石墨、磷酸铁锂、镍钴锰三元、钴酸锂等，由于不同材料的化学成份和晶体结构不同，因此材料在受压状态下的压实密度和电阻率也不同。本文对四种锂电材料的压实密度和电阻率进行测试，对比分析其压实密度和电阻率的差异。

图1. 电池电阻&电池结构示意图

实验设备与测试参数

1. 实验设备：粉末电阻率&压实密度仪，型号PRCD2100（IEST-元能科技），测试压强范围5~200MPa，设备外观如图2所示。

图2. (a）PRCD2100外观图；（b）PRCD2100结构图

2. 测试参数：施加压强10~200MPa，保压10s；

3. 取样质量：钴酸锂/三元粉料2.00g，LFP/石墨粉料0.50g；

粉末电阻率&压实密度结果分析

1. 粉末电阻率随施加压强变化情况

图3. 四种不同体系粉末电阻率变化曲线

2. 100MPa下粉末压实密度&粉末电阻率比较

图4. 四种不同体系材料的压实密度和电阻率比较

对比以上四种不同体系材料压实密度：LCO>NCM>LFP>Graphite，100MPa条件下的粉末电阻率比较：LCO >NCM > LFP >Graphite。其中当三元材料体系中镍钴锰的比例不同时，粉末的电阻率也有较大差异，通常是随着镍含量的增高，三元材料的电阻率减小。为了提高LFP材料导电性，通常会对其进行表面包碳或者纳米化等处理，因此LFP在常用的正极材料中是导电性较好的一种材料，对应的LFP体系电芯的倍率性能也通常较好。

总结

四种材料粉末电阻率比较：LCO >NCM > LFP >Graphite。对粉末电阻率的监控可以监控粉末制成工艺的稳定性，同时帮助研发人员提前预估成品电芯的倍率性能，加快研发进度。

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