锂离子电池优化和安全是至关重要的减少细胞衰老。在这种情况下,最重要的一个元素的颗粒大小是生物活性成分如阴极、阳极和分离器的材料。1图1描述了锂离子电池的常规配置。
图1所示。设置一个锂离子电池。2图片来源:Microtrac MRB
颗粒大小的阳极、阴极和分离器材料电池电化学性能的影响。较小的粒子大小导致固体材料和更短的路径减少过电压,使充电/放电率(C)。亚博网站下载1
小粒度意味着更多的表面积,这意味着更多的固体电解质界面钝化,从而不可逆电池容量限制。1
下面的例子演示了如何至关重要粒度分布电池的充电和放电过程和老化。图2描述了完整的特定的放电容量和循环材料细胞不同粒子尺寸1
| 样本 |
X10/μm |
X50/μm |
X90年/μm |
X98年/μm |
| SM |
1.44 |
12.90 |
28.63 |
39.62 |
| F1 |
0.84 |
1.53 |
2.82 |
4.01 |
| F2 |
3.96 |
5.86 |
8.65 |
10.43 |
| F3 |
10.34 |
17.45 |
30.89 |
69.68 |
图2。特定的放电容量和循环完整的细胞源材料(SM)和F1 F3 C-rate变化;颜色范围显示相应的标准差。1图片来源:Microtrac MRB
图3描述了材料用于生产电池。亚博网站下载
图3。电池组件。图片来源:Microtrac MRB
在这个例子中,激光衍射(ISO 13320)方法被用来分析所有电池组件的粒度分布。水的实验或异丙醇分散体系。的同步分析仪从Microtrac用于评估,测量范围10 nm 4毫米,适合各种粉和乳液。
标准的相机使动态图像分析(ISO 13322 - 2)和激光衍射粒子形态提供信息。能显著地提高图像分析灵敏度最低级别的大颗粒。yabo214
激光衍射(LD)和动态图像(DIA)测量
与同步Microtrac MRBenhanced Tri-Laser技术建立的强大的图像分析,为客户提供了一个新的和独特的测量经验。激光衍射粒度测量(LD)是最广泛使用的技术在研究和行业,它被认为是质量控制的标准。
测量是由激光与分散粒子的相互作用。yabo214这导致了散射光的模式记录使用Microtrac MRB技术在一个角度范围的0.02的-163°,允许大小分布有待确定。两个探测器阵列和三个激光用于同步。红色激光或红色和蓝色激光可用于分析仪(图3)。
小颗粒大角度散yabo214射光线,和大颗粒小角度散射光线。Microtrac MRB的小说修改米氏散射理论用于评估。该算法为圆形和nonspherical粒子生成精确的粒度分布和透明,反射和吸收材料。亚博网站下载yabo214
现代粒子分析仪经常要求执行任务而不是简单的尺寸分析。动态图像分析(DIA)提供有价值的见解颗粒形状,因此,广泛的物理材料性质的信息。
与图像分析,评估粒子的长度和宽度分别除了形式特点,激光衍射只给出了一个基于假设的当量直径的球形粒子。yabo214高分辨率数码相机捕获粒子流由一个频闪照明光源。图像是用来制造颗粒流的视频文件。
图4。光学同步分析仪的设计。激光衍射(左),三个红色或蓝色激光和两个探测器阵列使用。动态图像分析(右)在同一执行测量细胞使用频闪光源和相机。粒子的检测yabo214阴影的预测。图片来源:Microtrac MRB
样品
阳极材料
- 分析了球形石墨阳极材料在异丙醇(IEP)
- 合成石墨和磨碎的可口可乐在等电位点,进行水与崔X,和干燥,如图5所示
- 硅阳极材料
图5。干态和湿磨可口可乐的样品制备。图片来源:Microtrac MRB
阴极材料
分隔符
电解液
结果
图6显示了颗粒大小分布的硅阳极材料、阴极材料,固态电解质和分离器的材料。
图6。不同的电池材料。亚博网站下载图片来源:Microtrac MRB
一些合成石墨和磨碎的可口可乐在异丙醇进行评估,水与崔X作为分散剂,原始粉末与TurboSync在干燥模式下进行了测试。表1清楚地表明,它有很强的可重复性在所有三种类型的测量。
表1。结果的比较不同的方法来测量颗粒大小。来源:Microtrac MRB
| 百分位 |
石墨
异丙醇 |
石墨
水 |
石墨
干 |
磨碎的可口可乐
异丙醇 |
磨碎的可口可乐
水 |
磨碎的可口可乐
干 |
| X10/μm |
7.16 |
6.93 |
7.15 |
1.89 |
1.98 |
2.22 |
| X50/μm |
12.22 |
11.95 |
12.38 |
9.26 |
9.93 |
8.71 |
| X90年/μm |
24.82 |
22.44 |
27.30 |
22.46 |
21.41 |
23.73 |
图7描述了相应的传递曲线的测量,它描述了可重复性通过各种测量方法。左边的石墨样品,磨碎的可口可乐在右边。
图7。通过石墨曲线(左)和研磨可口可乐(右)。红色在水中以异丙醇绿色和蓝色是干燥的测量。图片来源:Microtrac MRB
的同步进行了动态图像分析(DIA)除了激光衍射measurement-all同时,在相同的流动路径,在同一样品室,并使用相同的软件。
演示了这两种方法的结合的力量,是造福Microtrac专利的混合算法,这两个结果都显示在一个图。例如,它可以被用来识别大粒子,如图8和9。yabo214
图8。比较只激光衍射和合成石墨混合的结果。图片来源:Microtrac MRB
图9。一些超大颗粒合成石墨样品的形象。yabo214图片来源:Microtrac MRB
类似的结果是通过研磨可乐。
同步也用来评估一个球形石墨阳极材料。在这种情况下,异丙醇的物质被传播。图10显示了一个激光衍射结果与X508.2µm。
图10。激光衍射粒度分布结果的同步。图片来源:Microtrac MRB
DIA的同步也在这一测量来确定粒子球形。结合LD和DIA的优点是在这个实例中。图11显示了粒子分布和球形在足球场大面积直径(Da)。一个完美的球形颗粒的值为1。散点图显示,大部分粒子样本的近球形,但有些不是。yabo214
图11。散点图显示面积当量直径与球形。散点图显示每个粒子的位置在样本的值绘制顶部轴和轴在右边。球形(规模0.56到1),1将是一个完美的球体。图片来源:Microtrac MRB
粒子的图像也被捕获并显示在图1yabo2142(球形颗粒)和12 b(对于非粒子)。
图12。一些选定的颗粒被显示为一个例子)yabo214球形粒子和b)非球形粒子。图片来源:Microtrac MRB
总结
只需要几秒钟的测量时间,激光衍射适合电池材料的快速而简单的描述。亚博网站下载因为测量仪自动冲洗和清洗本身,样品1 - 2分钟的运行时间是可行的。这种方法的特点是其高重现性和适应性。可靠的反光粒子评价算法产生可靠的结果。
同时利用图像分析识别的可能性显著增加少量的大颗粒。yabo214
图片来源:Microtrac MRB
引用
- BLAUBAUM,拉尔斯,等。粒度分布的影响对性能的锂离子电池。2020年ChemElectroChem, 7。詹。Nr。23日,s . 4755 - 4766。
- 桥本,之后,等。发展Grid-stabilization使用锂离子充电电池能量储存系统。三菱重工的技术审查,2011年,48。詹。Nr, 3 s . 48-55
这些信息已经采购,审核并改编自Microtrac MRB提供的材料。亚博网站下载
在这个来源的更多信息,请访问Microtrac MRB。