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锂电池三元NCM材料真密度测试

时间:2019-02-13 09:45来源:未知 作者:彼奥德 点击:

  • 锂电池三元NCM材料真密度测试
    正极材料是决定锂离子电池性能和成本的重要因素,目前最主流的一类电池是三元锂电池,它是指正极材料使用镍钴锰酸锂(NCM)三元正极材料的锂电池,相比磷酸铁锂电池,三元锂电池的综合表现更为平均,能量密度较高,体积比能量也更高。在锂离子电池正极材料研发和生产过程中的性能表征中,密度是需要考察的一项重要指标。提高正极材料的真实密度,意味着可以提高锂离子电池的能量密度,提高电池的性能。

    在本文中,我们使用了彼奥德公司TD-2200系列真密度分析仪,对镍钴锰酸锂(NCM)三元正极材料进行了密度测试分析。TD-2200应用了气体置换法/气体膨胀法原理,利用氦气作为气体探针,置换并填充材料孔隙和空隙中的空气,从而获取材料的真实体积,通过ρ=m/V计算出密度。气体测密度法是先进的检测材料骨架体积和真实密度的仪器,可以完成排液法无法测定的多孔/超轻/易潮解材料,具有不污染不破坏样品的优点,同时具备更高的测试精度和稳定性。
     

    TD-2200真密度分析仪
     
    镍钴锰酸锂(NCM)三元材料真密度测试步骤:
    1.TD-2200开机预热:测试前,开启TD-2200主机。
    2.取样并称重:取样前,建立先对样品进行烘干脱水处理。将样品池置于万分之一天平上称重并去皮,取样准确称量,记录样品质量。将样品池置于样品仓测试位。
    3.设定参数:这里,我们只需要在触屏控制界面输入样品质量和名称,其它参数使用仪器默认出厂参数。
    4.运行分析:点击触控界面开始按钮,运行测试。
    5.重复测试:将同一样品,在不同时间/日期下重新取样测试,不能在该质量下重复测试多次的平均结果作为真实值。测试步骤参照1~4。
    *有些品牌的仪器由于测试缺陷,需要用户将同一样品在同一质量下测试5~10次,然后取平均值。在一些严谨的用户中,使用这里类仪器时不难发现,同一样品在不同季节和不同时间/日期下测试结果与之前的相差甚远。如若仅凭单次测试就直接给出结果,可能会对电池性能造成极大影响,使企业遭受严重损失。所以,我们在进行重复性测试时,应重新取样测试,这样才不会使表征结果与真实值间产生较大误差*
    6.报告分析
     
    三元材料真密度测试结果分析:
    我们对两种样品分别进行了两次取样测试,为了验证仪器稳定性,对每次取样的样品重复测试了3次。结果见下表
     
    从上表中,我们可以清楚的看到每种样品单次循环测试时,密度和体积的实测值。样品1的两次取样测试结果中,每次测试的密度值均在3.59g/cm3范围内,样品2的两次取样测试结果中,每次测试的密度值均在4.74g/cm3范围内;而且两种样品,不论是相同质量下还是不同质量下的密度数值和体积数值,均仅在小数点后第三位出现浮动,这样的结果完全可以满足锂离子电池正极材料的密度表征,同时可以看到TD-2200真密度分析仪稳定性极好。
     
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