电池中正负极材料粒度及粒形检测方案(激光粒度仪)

MalvernPanalytical aspectris company 粒径、粒形——一锂离子电池行业的必备测试 摘要 无论是正极还是负极的电极材料，粒径的大小都是至关重要的因素。不同大小的电极原材料不仅会影响最终电池材料的电容量，还会影响电极材料的填充比，进而影响了电极材料的充放电速率。本文就电池原材料的粒径粒形测试展开了讨论。 锂离子电池行业通常选用合适的正极(磷酸铁铁、三元材料等)和负极(石墨材料)材料通过匀浆、涂布、干燥及分切得到相应的电池片(如图一所示的简略流程图)。电池片的电容量、充放电速率、安全性、寿命以及成本都是电池制造厂商必须要考虑的因素。这些因素与材料的属性、组成、结构以及生产流程息息相关。马尔文帕纳科作为电池行业的重要合作伙伴，-一直致力于给客户提供更准确的数据，更简单的操作以及更加优质的服务。本文就电池原材料的粒径粒形测试展开了讨论。 图一电池行业简略流程图 无论是正极还是负极的电极材料，粒径的大小都是至关重要的因素。不同大小的电极原材料不仅会影响最终电池材料的电容量，还会影响电极材料的填充比，进而影响了电极材料的充放电速率。如图二所示，两种电极材料呈现出不同的粒度结果，相比于样品B，样品A含有更多的小颗粒，更多的小颗粒会得到更高填充比的电极材料，从而提高了其电极材料的电容量。然而，由小颗粒组成的高填充比的电极材料中的孔隙率较小，从而影响了电极材料颗粒本身与电解液之间的离子传输速率，最终可能会影响电池片的充放电速率。 图二两种电极材料的粒径及粒形示意图 除了粒径大小会影响电极材料的性能以外，粒形也会对电池的涂布及电池的性能产生影响，如图三所示，样品A和样样B的圆度值(又称球形度值，是用来表征颗粒接近于球体程度的参数)不同，根据圆度值的统计性报告，样本A的圆度值要低于样品B的圆度值。从软件记录的颗粒图片上也可以看到更多信息，样本A中的颗粒呈现出更多的棱角结构，因为圆度值更低。在涂布过程中，样品A由于其更多的棱角结构，颗粒和颗粒之间相应的齿轮效应更加明显，因而会表现出更高的粘度(制成的浆体材料)，从而可能影响电极材料的涂布平整度，不平整的电极材料也会影响颗粒与电解液之间的离子传输，从而影响电极材料的充放电速率。 图三两种电极材料粒形(圆度值)示意图 MS3000 (0.01pm to 3500pm) Morphologi 4 (0.5pm to 1300pm) 超一流的精巧设计 10KHz的数据采集速度 极高的重复性和稳定性 在线式内置超声的湿法分散 适合于易碎及易粘结的干法分散 自动的静态成像集成的干粉分散装置(SDU)悬浊液用的湿法附件顶级显微镜级图像质量高级的手动显微控制模式 强大而便捷的软件指导功能 同时适用于研发和质量管控        锂离子电池行业通常选用合适的正极(磷酸铁锂、三元材料等)和负极(石墨材料)材料通过匀浆、涂布、干燥及分切得到相应的电池片(如图一所示的简略流程图)。电池片的电容量、充放电速率、安全性、寿命以及成本都是电池制造厂商必须要考虑的因素。这些因素与材料的属性、组成、结构以及生产流程息息相关。马尔文帕纳科作为电池行业的重要合作伙伴，一直致力于给客户提供更准确的数据，更简单的操作以及更加优质的服务。本文就电池原材料的粒径粒形测试展开了讨论。图一 电池行业简略流程图        无论是正极还是负极的电极材料，粒径的大小都是至关重要的因素。不同大小的电极原材料不仅会影响最终电池材料的电容量，还会影响电极材料的填充比，进而影响了电极材料的充放电速率。如图二所示，两种电极材料呈现出不同的粒度结果，相比于样品B，样品A含有更多的小颗粒，更多的小颗粒会得到更高填充比的电极材料，从而提高了其电极材料的电容量。然而，由小颗粒组成的高填充比的电极材料中的孔隙率较小，从而影响了电极材料颗粒本身与电解液之间的离子传输速率，最终可能会影响电池片的充放电速率。图二 两种电极材料的粒径及粒形示意图         除了粒径大小会影响电极材料的性能以外，粒形也会对电池的涂布及电池的性能产生影响，如图三所示，样品A和样品B的圆度值(又称球形度值，是用来表征颗粒接近于球体程度的参数)不同，根据圆度值的统计性报告，样本A的圆度值要低于样品B的圆度值。从软件记录的颗粒图片上也可以看到更多信息，样本A中的颗粒呈现出更多的棱角结构，因为圆度值更低。在涂布过程中，样品A由于其更多的棱角结构，颗粒和颗粒之间相应的齿轮效应更加明显，因而会表现出更高的粘度(制成的浆体材料)，从而可能影响电极材料的涂布平整度，不平整的电极材料也会影响颗粒与电解液之间的离子传输，从而影响电极材料的充放电速率。图三 两种电极材料粒形(圆度值)示意图图四 马尔文帕纳科粒径粒形表征仪器及其特点