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为平均，能量密度较高，体积比能量也高。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，同时具备高的测试精度和稳定性。
 

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*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*。