粉体学基础及其应用

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1、粉体学基础及其应用杨哲龙一、粉体学基础1.概述定义：粉体是无数个固体粒子集合体的总称，粒子是粉体运动的最小单元，粉体学(micromeritics)是研究粉体的基本性质及其应用的科学。通常所说的“粉”、“粒”都属于粉体的范畴。粉—粒径<100μm的粒子，容易产生粒子间的相互作用而流动性较差粒—粒径>100μm的粒子，较难产生粒子间的相互作用而流动性较好※一级粒子和二级粒子：组成粉体的单元粒子也可能是单体的结晶，也可能是多个单体粒子聚结在一起的粒子，为了区别单体粒子和聚结粒子，提出了一级粒子和二级粒子概念：一级粒子(primaryparticle)—单

2、体粒子二级粒子(secondparticle)—聚结粒子在粉体的处理过程中由范德华力、静电力等弱结合力的作用而生成的不规则絮凝物(randomfloc)和由粘合剂的强结合力的作用聚集在一起的聚结物(agglomerate)都属于二级粒子。※粉体的分类：▓超细粉：在广义上指从微米级到纳米级的一系列超细材料；狭义上指粒径在5μm~100nm的一系列超细材料。▓纳米粉：粒径<100nm的粉体。粉体加工行业已基本形成的共识：纳米材料：粒径<100nm亚微米材料：粒径100nm～1.0μm微米材料：粒径1.0μm～5.0μm※粉体的物态特征：①具有与液体相类似

3、的流动性；②具有与气体相类似的压缩性；③具有固体的抗变形能力。◆粉体在锂离子电池中的应用：PositiveMaterials:LiCoO2、LiNi1-xCoxO2、LiMn2O4、LiNi1/2Mn1/2O2、LiFePO4NegativeMaterial：Graphite、MCMBSeparator：PVDF、SiO2多数为超细粉或接近超细粉，甚至是纳米粉。MCMB超细粉末的SEM照片可以看出，颗粒近似呈球形或椭球形，粒径约为0.1~0.5μm，是各向同性沥青母液中经初期成长的胶体颗粒。SEMphotographofLiCoO2&MGS(shan

4、shan)a—LiCoO2，D50:6~10μm；b—MGS，D50：13~15μmab۩MGS-ModifiedGraphiteSpheresSEMimagesofLiCoO2withdifferentsizesCourtesyofDr.YamazakiofNipponChemicalCo.正极材料SEM照片（青岛乾运）a—LiMn2O4，D50：10~12μm；b—LiNi1-xCoxO2，D50：7～8μmab2.粉体粒子的性质（1）粉体粒度：定义：粉体颗粒大小称颗粒粒度。颗粒不仅有固体颗粒，还有雾滴、油珠等液体颗粒，在此只研究固体颗粒。对于颗

5、粒的粒度通常采用筛分粒度、沉降粒度、等效体积粒度、等效表面积粒度等多种方法来测试的。但用不同测试方法检测的结果不尽相同。◆目前国内外尚未有统一的粉体粒度技术标准，只有企业或行业自己的标准。粒度的测试：颗粒是在一定尺寸范围内具有特定形状的几何体，如图。由于各种颗粒的形状复杂且大小不均，因此，粒度的表征比想象的要复杂得多。粒度的测试是通过特定的仪器和方法对其特性进行表征的一项工作，但至今尚未有表征粒度的统一方法。下面只介绍常用的几种方法。DmaxDmin颗粒的一般形状r球状颗粒等效粒径：用等效体积球型颗粒的计算直径来表示的颗粒尺寸，通常所说的粒径就是等效

6、粒径，以μm或mm为单位。是目前国际上比较流行的一种颗粒尺寸的表示法。❖只有一种形状的颗粒可以用一个数值（半径）来描述它的大小，那就是球型颗粒。mass=4/3πR3ρ但是由于不同形状的颗粒其等效粒径的大小不同，因此，用等效粒径描述颗粒尺寸，只能是一种近似的描述粒度的方法。筛分径（sievingdiameter）当粒子通过粗筛网且被截留在细筛网时，粗细筛孔直径的算术或几何平均值称为筛分经，记作DA。算术平均径DA=(a+b)/2几何平均径DA=(ab)1/2式中，a—粒子通过的粗筛网直径；b—粒子被截留的细筛网直径。#粒径的表示方式是（-a+b），

7、即粒径小于a，大于b。筛分粒度：指每1平方英寸（25.4mm2）筛网内可以通过某一尺寸颗粒的筛孔数目，即每平方英吋筛网上的空眼数目，因而称之为“目数”。在不同国家、不同行业的筛网规格有不同的标准，因此，“目”的含义也难以统一。筛分粒度实际上是间接地测试粒度的一种方法，此法虽不是非常科学的测试方法，但比较实用。下表给出了我国通常使用的筛网目数与粒径（μm）对照表。目数粒径/μm目数粒径/μm目数粒径/μm目数粒径/μm2.579251213976024532547358801411656522042533445991699180198500255396

8、220833100165625206332724701110150800157279427589180831