【摘要】 压实密度(compacted density)压实密度指的是材料制成极片之后极片的压实密度。

锂离子电池材料检测中，石墨负极材料的压实密度测定是一个重要的环节，对于评估电池性能至关重要。压实密度是指材料在受到一定压力后，单位体积内的质量或密度。在锂离子电池中，石墨负极材料的压实密度直接影响其能量密度、充放电性能以及电池的循环寿命。

 

蔚来 CEO 李斌提出影响电池寿命的主要原因就是电池的正负极以及电解液材质在不断充电以及使用下产生的变化造成的。而他们采取了纳米包覆层覆盖石墨，改变石墨表面的致密性，使负极材料形变耐久度更高。

 

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首先，压实密度与石墨负极材料的颗粒形态、粒径分布以及表面特性密切相关。通过优化石墨材料的制备工艺，可以控制其颗粒大小和形状，进而影响压实密度。较高的压实密度通常意味着石墨材料中的孔隙率较低，有助于提高电池的能量密度。

其次，压实密度还会影响石墨负极材料的导电性能和离子扩散速率。适当的压实密度可以确保石墨颗粒之间的良好接触，降低电阻，提高电池的充放电效率。同时，较高的压实密度也有助于减少锂离子在材料中的扩散路径，从而提高电池的倍率性能。

此外，压实密度还会对锂离子电池的循环稳定性产生影响。过高的压实密度可能导致石墨材料在充放电过程中发生结构破坏，从而影响电池的循环寿命。因此，在锂离子电池材料检测中，需要根据实际应用需求，合理控制石墨负极材料的压实密度。

 

测试概念

压实密度(compacted density)压实密度指的是材料制成极片之后极片的压实密度。得到的压实密度不是电池的,而是材料的。压实密度与片材比容量、效率、内阻和电池循环性能密切相关。寻找最佳压实密度对于电池设计很重要。一般来说,压实密度越高,电池的容量就越大,所以压实密度也被认为是材料能量密度的参考指标之一。

 

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测试原理

在外力的挤压过程中,随着粉末的移动和变形,较大的空隙被填充,颗粒间的接触面积增大,从而形成具有一定密度和强度的压胚,压胚的体积即为压实体积。一般地,真密度>有效密度>压实密度>振实密度。

试样中的压实密度(g/cm)按式:p=10m/1.298*(H-H0)式中m=样品重量单位为g;H=样品压实后顶柱露在套筒外面的高度单位为毫米mm;H0=不放样品时顶柱露在套筒外面的高度单位为mm。

 

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测试资料

锂离子动力电池在制作过程中,压实密度对电池性能有较大的影响。通过实验证明,压实密度与极片比容量,效率,内阻,以及电池循环性能有密切的关系。找出最佳压实密度又对电池设计很重要。一般来说,在材料允许的压实范围内,极片压实密度越大,电池的容量就能做的越高,所以压实密度也被看做材料能量密度的参考指标之一。但是一味的追求高压实,不但提升不了电池的比容量,这还会严重降低电池比容量和循环性能。

压实密度越大,材料颗粒之间的挤压程度会越大,极片的孔隙度就就会越小,极片的吸收电解液的性能就会越差,电解液越难以浸润,那么直接的后果就的材料的比容量发挥车较低,电池的保液能力较差,电池循环过程中极化就大,衰减就会较大,内阻增加也尤为明显。因此合适的正极压实客密度可以增大电池的放电容量,减小内阻,减小极化损失,延长电池的循环寿命,提高锂离子电池的利用率。在压实密度过大或过小时,不利于锂离子的嵌入脱出。压实密度不光和颗粒的大小、密度有关系,还和粒子的级配有关系,压实密度大的一般都有很好的粒子正态分布。

因此要想提高材料的压实密度,粒子颗粒大小匹配的正态分布尤为重要。压实密度不仅与颗粒的大小和密度有关,还与颗粒的级配有关。

粒度:球形度越高,压实密度越大,如接近1g/cm3或大于1g/cm3,产品更好。粒度分布越合理(大小有序结合),压实密度会越大。

 

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参考文献

  • 黄可龙，王兆翔，刘素琴. 锂离子电池原理与关键技术[M]. 北京：化学工业出版社，2008：120-125.该著作详细阐述了锂离子电池的基本原理和关键技术，其中包括石墨负极材料的制备、性能表征以及压实密度的测定方法。书中对于压实密度与石墨负极材料性能之间的关系进行了深入探讨，为研究者提供了有价值的参考。

  • 乔永民，赵新强，王忠丽，等. 锂离子电池石墨负极材料压实密度的研究[J]. 电池，2010，40(2)：88-90.该论文专注于锂离子电池石墨负极材料压实密度的研究。作者通过实验分析了不同压实密度对石墨负极材料电化学性能的影响，并讨论了优化压实密度的途径。文章为锂离子电池负极材料的研究提供了实验依据。

  • 王慧，李光焱，林仕伟，等. 锂离子电池石墨负极材料压实密度对电池性能的影响[J]. 电池工业，2013，18(6)：326-329.该论文研究了锂离子电池石墨负极材料压实密度对电池性能的影响。作者通过对比实验，分析了不同压实密度下电池的充放电性能、能量密度以及循环寿命等参数，为石墨负极材料的实际应用提供了指导。

  • 李泓，吕迎春. 锂离子电池石墨负极材料改性研究的进展[J]. 电池，2000，30(1)：31-33.虽然这篇论文主要关注石墨负极材料的改性研究，但其中也涉及到了压实密度对材料性能的影响。作者综述了当时的改性方法和研究结果，对于了解压实密度与材料性能的关系具有一定的参考价值。

  • 赵新强，王忠丽，乔永民，等. 锂离子电池石墨负极材料压实密度对其首次充放电效率的影响[J]. 电源技术，2010，34(4)：353-355.该论文研究了锂离子电池石墨负极材料压实密度对其首次充放电效率的影响。作者通过实验发现，适当的压实密度可以提高石墨负极材料的首次充放电效率，并分析了其可能的原因。文章对于优化石墨负极材料的性能和提高电池效率具有指导意义。