中國粉體網(wǎng)訊  影響正極極片壓實密度的主要因素主要有以下四點(diǎn)：①材料真密度②材料形貌③材料粒度分布④極片工藝。

1、材料真密度

幾種商業(yè)正極材料的真密度和目前所能達(dá)到的壓實密度見表（表中所選三元材料為NCM111），可以看出，幾種材料的真密度：鈷酸鋰＞三元材料＞錳酸鋰＞磷酸鐵鋰，這和壓實密度的規(guī)律一致。需要指出的是，不同組分三元材料的真密度隨組分的變化而變化。

幾種商業(yè)正極材料的真密度和壓實密度范圍

2、材料形貌

三元材料和鈷酸鋰的真密度差別并不大，從上表可以看出，NCM111和鈷酸鋰的真密度只差0.3g·cm-3，壓實密度卻比鈷酸鋰低0.5g·cm-3，甚至更高，導(dǎo)致這個結(jié)果的原因很多，但最主要的原因是鈷酸鋰和三元材料的形貌差別。

目前商業(yè)化的鈷酸鋰是一次顆粒，單晶很大，三元材料則為細(xì)小單晶的二次團(tuán)聚體，如圖所示。從圖中可看出，幾百納米的一次顆粒團(tuán)聚成的三元材料二次球，本身就有很多空隙；而制備成極片后，球和球之間也會有大量的空隙。以上原因使三元材料的壓實密度進(jìn)一步降低。

鈷酸鋰和三元材料SEM圖

3、材料粒度分布

等徑球在堆積時，球體和球體之間會有大量的空隙，若沒有合適的小粒徑球來填補(bǔ)這些空隙，堆積密度就會很低。所以合適的粒度分布能提高材料的壓實密度，而不合理的粒度分布則造成壓實密度顯著降低。

4、極片工藝

極片的面密度，黏結(jié)劑和導(dǎo)電劑的用量都會影響壓實密度。常見導(dǎo)電劑和黏結(jié)劑的真密度見如表。從表中可以看出，

常見導(dǎo)電劑和黏結(jié)劑的真密度

材料的真密度對壓實密度的影響是無法改變的，但從壓實密度和真密度的對比中可以看出，三元材料的壓實密度還有很大的提升空間。

如何提高壓實密度

目前提高壓實密度的方法主要從材料形貌、材料粒度分布、極片工藝三方面入手。例如將三元材料的形貌制備成和鈷酸鋰類似的大單晶；優(yōu)化三元材料粒度分布；極片制作時使用導(dǎo)電性好的導(dǎo)電劑以降低導(dǎo)電劑用量，調(diào)漿過程高速分散，使導(dǎo)電劑和黏結(jié)劑均勻分散等等。

下面是從優(yōu)化三元材料形貌和粒度方面來提升三元材料壓實密度的實例。

1、優(yōu)化形貌

常見幾種三元材料的形貌及其極片（輥壓后）的SEM圖如圖所示。其中(a)、(c)、(e)為三種不同形貌的三元材料的SEM圖，放大倍數(shù)相同。(b)、(d)、(f)分別為(a)、(c)、(e)的輥壓后極片低倍SEM圖。

(a)所示是最常見的三元材料形貌，即小單晶的二次團(tuán)聚體，其輥壓后的極片SEM圖如(b)所示，二次顆粒之間有較大空隙，且部分二次顆粒已經(jīng)被壓碎，部分沒有接觸到黏結(jié)劑的小單晶已經(jīng)脫落；(c)的形貌為一次單晶三元材料，但比(a)的單晶稍大一些，從其對應(yīng)極片(d)可以看出，單晶顆粒之間有少量空隙，因為不存在二次顆粒破碎的問題，所以只要黏結(jié)劑分散均勻，便不存在單晶從極片脫落的問題；(e)雖然也是二次團(tuán)聚體，但是單晶很大，單晶和單晶之間接觸并不是很緊密，從其對應(yīng)極片(f)可以看出，顆粒和顆粒之間的空隙很少，如果使用高速混合機(jī)來制備漿料，效果會更好。

圖中(a)、(c)、(e)三種形貌的材料對應(yīng)的壓實密度結(jié)果對應(yīng)(g)中的a、c、e。從圖中可以看出，(a)形貌的材料壓實密度最低，但和(c)的壓實密度相差不多，(e)的壓實密度比(a)和(c)的高很多，已經(jīng)達(dá)到3.9g·cm-3。

不同形貌三元材料及其極片SEM圖、壓實密度對比

2、優(yōu)化粒度分布

D50接近的材料，若D10、D90、Dmin、Dmax有差別，也會造成壓實密度不同。粒度分布太窄或粒度分布太寬都會使材料壓實密度降低。對于粒度分布的影響，有的電池廠家會對正極材料生產(chǎn)商提出要求，而有的電池廠家則通過混合不同粒度分布的產(chǎn)品來達(dá)到提高壓實密度的目的，如圖所示。