EM科特臺式掃描電鏡在動力高鎳正極材料的應用

自從進入工業時代后，全球各國都深受環境污染的困擾，而高能源密度的化石能源，雖然給我們帶來了工業上的進步，但同時也對環境造成了嚴重的污染。魚與熊掌不可兼得，但是隨著生態環境越變越脆弱，能源轉型也迫在眉睫。隨著近幾年鋰離子電池技術的發展，在新能源、新材料以及新能源汽車等領域應用日漸廣闊。









目前新能源產業存在著幾個重要問題，其中最有爭議的還要數汽車及電動車的續航里程。那么續航里程與什么相關呢？汽車及電動車上的電池包所攜帶的能量單位一般為kWh，電池包的能量越高，續航里程越長。使用傳統三元材料組成的電池包一般可以攜帶40-60kWh的電量，續航能力在300-600 km之間。如果需要增加續航里程有兩種途徑，一是增加電池數量，二是提高能量密度。但對于汽車及電動車來講，車身內部可使用的空間十分有限，那么就只能提高電池的能量密度從而提高電池的續航能力。為了解決能量密度問題，高鎳正極材料應運而生。



  圖1 .方形動力電池 

高鎳材料和普通三元材料的區別在于材料中鎳的比例提高，而鈷的比例降低，甚至可將比例降到0，目前已經在諸多產品上進行了小規模的實驗。高鎳正極材料目前主要有兩種，分別是多晶高鎳材料和單晶高鎳材料。使用EM科特臺式掃描電鏡可輕松觀測到高鎳正極材料表征，對后續研究試驗提供幫助。



多晶材料容易燒結，顆粒較大，D50在10微米左右，一般壓實密度3.3g/cm3左右。顆粒形貌和尺寸如圖2所示。




 圖2.多晶高鎳正極材料

單晶材料生產工藝復雜，顆粒較小，D50在4微米左右，克比容量一般比多晶材料低，但是其壓實密度一般在3.5g/cm3左右，顆粒形貌和尺寸如圖3所示。



圖3.單晶高鎳正極材料

一些企業會將多晶和單晶材料進行混合使用，結合兩種材料的優點，在保證容量的同時，又能提高壓實密度。相信在不遠的將來，使用高鎳正極材料的動力電池將會被推向更多的市場，解決續航里程這一痛點。