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磷酸铁锂材料的各项参数指标对电池的影响分析
4款优秀的磷酸铁锂材料的性能表
统计项目 比表面积 振实密度 D10 D50 D90 A B C D 18.5 0.79 1.66 6.84 18.82 9.17 12.18 13.87 1.32 1.116 1.1258 1.28 1.18 1.59 1.73 1.97 3.76 2.9 4.02 8.68 扣电数据 测试条件:2.0V~4.2V, 35℃恒温 154 162 151 0.2C 首次充电容量 147 156 140 0.5C放电最高值 143 153 134 1C放电最高值 91.2% 88% 89% 3.3V以上0.5C放电效率 2% 3% 2% 3.3-3.2V 0.5C放电效率 86.6% 86.6% 86% 3.3V以上1C放电效率
磷酸铁锂材料的各项参数指标 对电池的影响
刘昊 技术中心研发主管 万向电动汽车有限公司
内 容
LFP的各项参数对电池性能的影响
5款材料的性能列表
物性参数对电池性能的影响
比表面积——电化学性能&加工性能
通常情况下,对于大多数企业所采用的草酸亚铁 +有机碳分解的工艺路线, LFP的 比表面积与碳含量呈线性关系。 比表面积太小,说明材料的碳包覆量不够,直接体现不佳、循环性能不好。
比表面积过大,说明材料的碳包覆量过高或者粒度呈纳米级。直接的体现是材料的 电化学性能极好,但活性高、易团聚、难分散、极片加工困难。 经过材料企业与电池企业的长期磨合,目前比表面积控制在 15±2 m2/g较为合适 ,
能兼顾电化学性能和加工性能。
当然也有例外,对于其他的工艺路线而言,这一套标准未必适用。如果材料加工性 能特别好,比表面积可以更大一些;也有少数企业通过降低碳含量以减小比表面积,同 时通过离子掺杂来弥补碳含量减少对倍率性能造成的负面影响。
钴酸锂、锰酸锂10um ≤D50 ≤ 20um,匀浆涂布没有任何问题;
磷酸铁锂根据厂家不同的工艺,基本分两种: A:1um ≤D50 ≤ 2.5um,(大多数厂商) B: 3.5um ≤D50 ≤ 8um,(少数厂商) 以上两种材料,B的加工性能要好于A。 颗粒越小,同等质量的材料的颗粒数量越多,同样的工艺条件下 分散越困难。
材料的倍率性能是否足够好,能否将容量都发挥出来。
电化学性能
倍率性能 磷酸铁锂材料的倍率性能及其重要,决定了 电池产品的内阻、平台、循环、低温、倍率。 如果扣试电池做得好,可以直接通过扣式电 池评估材料的倍率性能。
如果通过扣式电池判断LFP材料的倍率性能
不同材料在扣式电池中1C充放电的电压曲线
电化学性能 参数
克容量 克容量是决定电池成本的重要因素,因为所有的辅料
都要根据正极材料的质量来配制。
通过长期的测试统计,我们发现大多数企业材料的首 次充电克容量都能达到 155~160mAh/g ,但放电克容量则 千差万别,这取决于材料本身的倍率性能。 换句话说,大多数材料的克容量都是足够的,只是看
157 153 150 93% 1.4% 89%
3.2V以上1C放电效率
90.6%
89.7%
89.1%
93%
4款优秀的磷酸铁锂材料的性能表
克容量 倍率性能 加工性能
A
B C D
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***** **** *****
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***** ***** *****
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物性参数对电池性能的影响
振实密度——极片压实密度 振实密度会对极片的压实密度产生一定影响, 最终体现在电池的能量密度上。振实密度只是材 料形貌和粒度分布的外在表现,不是决定材料和 电池性能的主因。
物性参数对电池性能的影响
粒度分布——加工性能
从大量的制浆经验以及行业同行的交流反馈来看,粒度分布几 乎决定了磷酸铁锂材料的加工性能,其关键指标是D50。