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Small particle size and high energy: advantages and disadvantages of lithium battery materials

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November 14,2025.

Small particle size and high energy: advantages and disadvantages of lithium battery materials

In the explosive growth of new energy vehicles, energy storage power stations, consumer electronics and other fields, the "heart" of lithium batteries - the particle size of active materials - is becoming the core password that determines battery per...

October 22,2025.

Situação atual do mercado e aplicações de nanotubos de carbono de parede única

1. Situação atual da indústria: Transição dos laboratórios para a produção em larga escala e em massa. Sendo considerado o "supergrafeno" na família dos materiais de carbono, nanotubos de carbono de parede única (SWCNTs) São amplamente utilizados em ...

September 22,2025.

Os nanotubos de carbono alcançaram outro importante avanço

Com o desenvolvimento da tecnologia de circuitos integrados (CI), a escala dos transistores de efeito de campo (FETs) de semicondutores de óxido metálico (MOS) baseados em silício está se aproximando de seus limites físicos fundamentais. Nanotubos de...

September 17,2025.

Liberação de patente de materiais de pó magnético de ferrite

Nos últimos anos, com o desenvolvimento e a popularização contínuos da tecnologia de comunicação sem fio, os cenários de aplicação da comunicação sem fio se tornaram cada vez mais difundidos, como comunicação por telefone celular, transmissão de dado...

August 13,2025.

O pó de cobre revestido de prata pode substituir o pó de prata para promover a redução de custos e a melhoria da eficiência na indústria fotovoltaica?

Atualmente, a indústria fotovoltaica está acelerando sua iteração em direção à tecnologia de baterias tipo N eficientes, e as células de heterojunção (HJT) tornaram-se uma direção de desenvolvimento altamente promissora devido às suas vantagens excep...

August 7,2025.

Avanço do pó de nanotubos de carbono, aproximando-se do limite

O pó de nanotubos de carbono, como um dos materiais estruturais mais fortes em teoria, pode atingir propriedades mecânicas de centenas de GPa e TPa por fio. No entanto, a obtenção de um desempenho tão excepcional em materiais macroscópicos sempre enf...

June 4,2025.

14ª Exposição Internacional de Materiais e Equipamentos Térmicos e de Dissipação de Calor de Shenzhen (CIME2025)

A 14ª Exposição Internacional de Materiais e Equipamentos Térmicos e de Dissipação de Calor de Shenzhen (CIME2025) será realizada de 4 a 6 de junho de 2025 no Centro Internacional de Convenções e Exposições de Shenzhen. A área de exposição é de 20.00...

May 29,2025.

Efeito fototérmico das propriedades anti-inflamatórias e antioxidantes O hidrogel antibacteriano aprimorado promove a cicatrização de feridas infectadas

Durante o processo de cicatrização de feridas infecciosas, a infecção bacteriana, o estresse oxidativo persistente e a inflamação prolongada são os principais obstáculos. Desenvolver um curativo multifuncional que possa eliminar bactérias, reduzir o ...

May 29,2025.

Remendo de microagulha baseado em nanopontos Ag2S para recorrência de melanoma pós-operatório e tratamento de trauma infeccioso

No tratamento cirúrgico do melanoma maligno, a ressecção incompleta do tumor e os defeitos extensos da pele são as principais razões para as altas taxas de recorrência local e infecções descontroladas da ferida, levando a um prognóstico ruim e tempo ...

May 29,2025.

Gel Shuangluo estimulado pela luz para tratamento fototérmico do câncer

Substâncias peptídicas têm demonstrado grande potencial na área de biomateriais devido à sua alta flexibilidade de design, excelente biocompatibilidade e degradabilidade. Biomateriais responsivos a estímulos à base de peptídeos conferem-lhes funções ...

Small particle size and high energy: advantages and disadvantages of lithium battery materials

November 14,2025.

In the explosive growth of new energy vehicles, energy storage power stations, consumer electronics and other fields, the "heart" of lithium batteries - the particle size of active materials - is becoming the core password that determines battery performance. From Tesla 4680 battery to CATL Kirin battery, from lithium iron phosphate to ternary positive electrode, the micrometer level adjustment of material particle size directly affects the charging and discharging speed, cycle life, and even safety boundary of the battery.


Why are tech giants chasing the nanoscale?

According to Fick's law, the diffusion time of lithium ions inside a particle is proportional to the square of the particle radius. Nanoscale particles (<100nm) shorten the diffusion path of lithium ions to 1/10 of that of micrometer sized particles, significantly reducing solid-phase diffusion resistance. For example, after reducing the size of lithium iron phosphate (LiFePO ₄) particles from 5 μ m to 100nm, the ion conductivity increases threefold, supporting high rate charging and discharging above 10C; ·The ternary cathode material (NCM) adopts nanoscale primary particle aggregates, which can maintain 85% capacity at a high temperature of 45 ℃.
2. The "dense network" of electronically conductive particles forms denser contact points in the electrode, theoretically improving the efficiency of electron conduction. Experimental data shows that the contact area of nanoscale lithium cobalt oxide (LiCoO ₂) particles increases by 40%, and the electrode resistance decreases by 25%; ·In the carbon nanotube composite negative electrode, the contact point density between nano silicon particles and conductive agent is increased by three times, and the efficiency exceeds 90% for the first time.
3. The "disruptor" of low-temperature performance exhibits faster lithium-ion deintercalation kinetics of nanoscale particles in a -20 ℃ low-temperature environment. According to actual testing of a certain brand of electric vehicles, batteries using nano positive electrodes can still release 85% of their capacity at -15 ℃, while traditional materials can only release 60%.
4. The small particle size of the "counterattacker" of cycle life can alleviate the concentration stress gradient during deep charging and discharging. According to data from Ningde Times Laboratory, the capacity retention rate of nano ternary materials reaches 82% after 3000 cycles, which is 15% higher than that of micron level materials.

Small particle size 'fatal injury': how to solve the three major hidden dangers?


1. Agglomeration phenomenon: The high specific surface area (up to 100m ²/g) of nanoparticles from the "efficient channel" to the "island of death" leads to a significant increase in surface energy, making agglomeration highly likely to occur. For example, after the aggregation of nano lithium iron phosphate in the slurry, 20 μ m sized pores appear on the coated electrode, resulting in a threefold increase in local current density; ·An investigation into an energy storage power plant accident showed that the agglomeration of positive electrode materials caused an internal short circuit, and the temperature soared to 300 ℃, triggering heat loss. Solution: Surface coating technology: Coating nanoparticles with carbon layers or oxides to reduce surface energy; ·Dispersant optimization: Non ionic dispersants are used to control the viscosity of the slurry below 6000mPa · s.
2. Side reaction storm: The contact area between the "combustion bomb" nanoparticles in the nanoscale and the electrolyte increases by 10 times, leading to: · Electrolyte decomposition: Nanoparticles catalyze electrolyte oxidation at high temperatures, resulting in a 5-fold increase in gas production; ·Metal ion dissolution: Nano scale nickel cobalt manganese oxide lithium (NCM) has a metal dissolution rate of 0.3%/cycle at a high voltage of 4.5V, which is twice as high as that of micron scale materials. Solution: · Electrolyte additives: Introduce film-forming additives such as FEC (fluorinated vinyl carbonate) to suppress side reactions; ·Voltage window optimization: Reduce the charging cut-off voltage from 4.3V to 4.2V, and increase the cycle life by 40%.
3. Process nightmare: The large-scale production of nanomaterials from the "nano dream" to the "mass production pit" faces three major challenges: dispersion difficulty: requiring the use of high shear sand mills, which consume three times more energy than micron sized materials; ·Testing cost: The frequency of laser particle size analyzer testing needs to be increased to 3 times per batch, resulting in a 50% increase in cost; ·Equipment wear: Nanoparticles increase the wear rate of zirconia beads in sand mills by 10 times, and the maintenance cycle is shortened to 72 hours. Solution:
·Dry granulation: Pre agglomerate nanoparticles into micrometer sized secondary particles, balancing performance and process; ·Online detection: Introducing Process Analysis Technology (PAT) to monitor particle size distribution in real-time.

Nano particle size, is it the endpoint or the starting point? Small particle materials are like a double-edged sword, endowing batteries with extraordinary performance while also posing challenges in terms of craftsmanship and safety.


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