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鋰電池材料粒度分布測試應(yīng)用方案

更新時間:2025-02-12     閱讀次數(shù):570

 隨著電動汽車、便攜式電子設(shè)備和工具對電池能量密度和功率密度的要求不斷提高,電池性能的持續(xù)改進(jìn)成為研究的重點。

大家希望電池的充放電容量越來越大,而電池的體積則越來越小,要想做到這一點,有很多方案可以選擇,比如控制材料的振實密度,在眾多影響粉體的振實密度因素中,顆粒的粒度分布扮演著至關(guān)重要的角色。本文將探討為何粒度檢測對于電池性能至關(guān)重要,并介紹如何使用激光粒度儀進(jìn)行有效的分析。

鋰電池材料粒度分布測試應(yīng)用方案

高振實密度提升鋰硫電池體積和質(zhì)量能量密度


石墨粒度檢測的重要性

研究表明,石墨顆粒大小及分布對電池多個方面有著重要影響:

電化學(xué)性能:較細(xì)小且均勻分布的石墨顆粒可以提供更好的充放電特性、更高的庫侖效率以及更優(yōu)異的能量效率。然而,過小的顆??赡軙?dǎo)致不良效應(yīng)如增加了鋰沉積的可能性,進(jìn)而降低電池性能并增加安全風(fēng)險。

快速充電能力:對于需要快速充電的應(yīng)用場景來說,優(yōu)化石墨粒子的設(shè)計(例如通過球化處理)可以顯著改善鋰離子插入速率,從而提升整體電池性能。

長期穩(wěn)定性:隨著使用時間的增長,石墨顆粒會發(fā)生膨脹現(xiàn)象,這可能導(dǎo)致電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化,影響到長期穩(wěn)定性和循環(huán)壽命。

制造過程中的考慮:采用多層結(jié)構(gòu)或特定的粒徑組合策略有助于構(gòu)建更有效的孔隙網(wǎng)絡(luò),從而降低離子電阻,促進(jìn)鋰離子擴(kuò)散,進(jìn)一步增強(qiáng)了電池的快充能力和循環(huán)穩(wěn)定性。

綜上所述,準(zhǔn)確控制石墨顆粒尺寸及其分布不僅是提高鋰離子電池性能的關(guān)鍵因素之一,也是確保這些設(shè)備安全可靠運行的基礎(chǔ)。因此,在電池生產(chǎn)過程中進(jìn)行嚴(yán)格的石墨粒度檢測顯得尤為重要。

鋰電池材料粒度分布測試應(yīng)用方案

鋰電池材料粒度分布測試應(yīng)用方案

針對鋰電行業(yè)用戶需求,我們制定了一系列實驗方案,如下。

設(shè)備信息

設(shè)備名稱:靜態(tài)激光粒度分析儀ANALYSETTE 22 NeXT

設(shè)備廠家:德國飛馳(FRITSCH)

鋰電池材料粒度分布測試應(yīng)用方案

測量參數(shù)

測量時間:<1min

顆粒折射率:1.8

吸光系數(shù):1

液體折射率:1.33

樣品準(zhǔn)備:

取約0.1g石墨樣品加入10mL純水中,水中添加1-2滴稀釋后的Dusazin901分散劑,攪拌均勻后放入超聲波盒預(yù)分散3min,保證液體表面無漂浮顆粒后,將樣品放到A22NeXT激光粒度儀的分散池中開始測量。

測試結(jié)果

峰形圖(圖1):

鋰電池材料粒度分布測試應(yīng)用方案

圖1:石墨樣品一次進(jìn)樣6次粒徑分布圖


測試數(shù)據(jù)(圖2):

鋰電池材料粒度分布測試應(yīng)用方案

石墨樣品一次進(jìn)樣6次數(shù)據(jù)表


如圖1、2所示,樣品呈單峰分布,峰形較窄,圖中為6次測試結(jié)果,重現(xiàn)性較好,CV值均<1%,遠(yuǎn)優(yōu)于最新ISO 13320(2020)的標(biāo)準(zhǔn)。


ANALYSETTE 22 NeXT粒度儀的優(yōu)點:

①激光粒度分析儀測量范圍廣:0.01-3800um,可以濕法檢測懸浮液、粉末也可以干法檢測粉末顆粒。

②能夠分析體積分布、數(shù)量分布等多種數(shù)據(jù)形式;

③對于一線檢測工人來說上手快,操作簡單,不同人員操作測試數(shù)據(jù)都很穩(wěn)定,重復(fù)性高,測量時間短、效率高。

④設(shè)備光路系統(tǒng)采用全封閉設(shè)計,儀器維護(hù)簡單,無須任何工具,易于清洗。

⑤適用領(lǐng)域廣:醫(yī)藥醫(yī)美、礦物分析、粉末冶金、生物醫(yī)學(xué)、化學(xué)工業(yè)、食品工業(yè)、新能源行業(yè)等。

綜上所述,粒度檢測不僅有助于理解電池材料的物理特性,還能指導(dǎo)電池設(shè)計和制造過程中的材料選擇和工藝優(yōu)化,從而提升電池的整體性能和安全性。因此,粒度檢測在鋰離子電池的研究和開發(fā)中具有重要作用。



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