久滨仪器(图)-粒度分析仪干法操作步骤-抚顺粒度仪

激光粒度仪对磷酸铁锂的粒度检测

一、磷酸铁锂电池简介

　　能源的消耗和环境问题， 使电动车市场成为热点。电动车成败的关键之一是电池，在现有的多种动力电池中，具有电压高、比能量大、循环寿命长、环保等优点的锂离子电池将成为主导。锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。

　　磷酸铁锂电池LiFePO4，是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。磷酸铁锂电池属于锂离子二次电池，主要用作动力电池，而且它的放电效率较高，倍率放电情况下充放电效率可达到90%以上，而铅酸电池大约为80%。磷酸铁锂作为锂动力电池材料是近几年才出现的事，国内开发出大容量磷酸铁锂电池是2005年。

　　二、磷酸铁锂电池性能特点

　　磷酸铁锂具有无毒、无污染、安全性能好、原材料来源广泛、价格*，寿命长等优点，是新一代锂离子电池的理想正极材料。

　　1、安全性高：在电池中，磷酸铁锂电池的安全性也**其他电池，是目前较安全的锂离子电池正极材料; 不含任何对人体有害的重金属元素;

　　2、寿命长：理论寿命可以达到七八年，实际使用寿命也有三五年，性能价格比理论上为铅酸电池的4倍以上。其安全性能与循环寿命是其它材料所无法相比的，这些也正是动力电池较重要的技术指标。1C充放循环寿命达2000次。单节电池过充电压30V不燃烧，穿刺不爆*。磷酸铁锂正极材料做出大容量锂离子电池更易串联使用，以满足电动车频繁充放电的需要。

　　3、高能量密度：其理论比容量为170mAh/g，产品实际比容量可**过140 mAh/g(0.2C， 25°C);

　　4、无记忆效应：可充电池在经常处于充满不放完的条件下工作，容量会*低于额定容量值，这种现象叫做记忆效应。像镍氢、镍镉电池存在记忆性，而磷酸铁锂电池无此现象，电池无论处于什么状态，可随充随用，无须先放完再充电

　　充电性能：磷酸铁锂正极材料的锂电池，可以使用大倍率充电，较快可在1小时内将电池充满。

　　5、体积小、重量轻：同等规格容量的磷酸铁锂电池的体积是铅酸电池体积的2/3重量是铅酸电池的1/3。

　　磷酸铁锂电池也有其缺点，例如磷酸铁锂正极材料的振实密度较小，等容量的磷酸铁锂电池的体积要大于钴酸锂等锂离子电池，因此在微型电池方面不具有优势。

　　由于磷酸铁锂材料的固有特点，决定其低温性能劣于锰酸锂等其他正极材料。一般情况下，微粒分析仪 粒度仪，对于单只电芯(注意是单只而非电池组，对于电池组而言，实测的低温性能可能会略高，这与散热条件有关)而言，其0℃时的容量保持率约60～70%，-10℃时为40～55%，粒度分析仪干法操作步骤，-20℃时为20～40%。这样的低温性能显然不能满足动力电源的使用要求。当**些厂家通过改进电解液体系、改进正极配方、改进材料性能和改善电芯结构设计等使磷酸铁锂的低温性能有所提升。

　　电池存在一致性问题。单体磷酸铁锂电池寿命目前**过2000次，但电池组的寿命会大打折扣，有可能是500次。因为电池组是由大量单体电池串并而成，其工作状态好比一群人用绳子绑在一起跑步，即使每个人都是短跑健将，如果大家的动作一致性不高，队伍就跑不快，整体速度甚至比跑得较慢的单个选手的速度还要慢。电池组同理，只有在电池性能高度一致时，寿命发挥才能接近单体电池的水平。

　　此外，磷酸铁锂电池的价格**其他类型的电池。而且，电池容量较小，续航里程短，而且报废后基本上不能回收再利用，没有可回收价值。

　　三、磷酸铁锂电池粒径检测的重要性

　　粒径对电池低温性能影响较大，粒径减小，锂离子在磷酸铁锂粒子内部扩散路径减小;材料活性比表面积增大，电化学反应活性增加。粒径小的磷酸铁锂电池在-30℃低倍率放电时中值电压**大粒径的磷酸铁锂电池。但是当电池在低温高倍率放电时，颗粒之间的接触电阻会成为影响电池低温放点性能的主要因素，小粒径的磷酸铁锂材料颗粒间接触点增多，电阻也会增加，因此小粒径的磷酸铁锂电池的低温大倍率放点电压反而低于大粒径的磷酸铁锂电池。

　　从大量的制浆经验以及行业**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。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。粒度分布宽窄较板的柔韧性，压实密度;粒度大小影响电池内阻。

　　粒度分析仪是近年来兴起的一种新型粒度检测设备，它具有实时检测特性使其拥有广泛的应用范围。随着喷嘴测试技术的发展，激光颗粒度分析仪在喷雾实验中的应用也越来越广泛地受到重视。激光颗粒度分析仪的光路实际是一个二维傅立叶变换器，因此具有许多特点：

1、所有颗粒的散射信息是以光速并行传输到达光电探测器的，因此速度快**；

2、探测器可以做的非常窄大约几个微米，因此分辨率非常高；

3、测试过程颗粒散射不会受到人为因素的干扰，因此测试重复性**群；

4、根据傅立叶变换的平移不变性，颗粒在样品池中的运动速度不会影响频谱分布，因此适用于动态颗粒的测试，这是其他粒度测试方法所无法比拟的，这成为了颗粒在线测试理论依据。

主要分类：

1.激光颗粒度分析仪所谓激光粒度仪是专指通过颗粒的衍射或散射光的空间分布（散射谱）来分析颗粒大小的仪器。根据能谱稳定与否分为静态光散射粒度仪和动态光散射激光粒度仪

2.静态光散射激光粒度仪能谱是稳定的空间分布。主要适用于微米级颗粒的的测试，经过改进也可将测量下限扩展到几十纳米。

3.动态光散射原理的激光粒度仪根据颗粒布朗运动的快慢，通过检测某一个或二个散射角的动态光散射信号分析纳米颗粒大小，能谱是随时间高速变化。动态光散射原理的粒度仪仅适用于纳米级颗粒的测试。

4.光透沉降仪不是激光粒度仪通常所说激光粒度分析仪是指衍射和散射原理的粒度仪，光透沉降仪，依据的原理是斯托克斯沉降定律而不是激光衍射/散射原理，因此这类仪器不能称作激光粒度仪。

　　传统锂电池主要应用于消费电子产品市场，经过多年发展，激光粒度分析仪对纳米粉末进行分析，逐渐走向成熟，而伴随着技术进步、成本降低，特别是对绿色新能源的强烈需求，应用于电动工具、汽车、甚至是储能需求的锂电池市场正在快速成长。与此同时，电池能效性和安全性要求也越来越高，而这两种特性的好坏，与正负极材料和隔膜材料的粒度均匀性和颗粒细度（粒度分布）有较大的相关性。

　　从大量的制浆经验以及行业交流反馈来看，娄底粒度仪，诸如锂钴氧(LiCoO2)、锂锰氧(LiMn2O4)、锂镍氧(LiNiO2)、锂镍钴锰氧(LiNiCoMnO2)和磷酸铁锂(LiFePO4)等多种不同的正极材料，通常采用中值粒径D50作为关键质控指标。不同材料不同工艺的产品对原材料的粒径要求也不尽相同，以分布在1-20um范围内居多。负极材料以石墨为例，当其平均粒径为16-18um，且粒度分布较为集中时，电池有较好的初放容量及效率。 此外，随着电池隔膜的厚度要求不断提高，对其中添加阻燃材料的粒径要求也随之不断提高，常使用的隔膜氧化铝粒径从微米级逐渐发展到亚微米甚至是纳米级。随着电池性能提高对原材料的粒度要求不断提高，激光粒度仪发挥着**的作用，同时对粒度测量仪器的重复性、重现性、分辨能力提出了更高的要求。