专题约稿|比表面技术在锂电材料研究中应用与展望

专题约稿|比表面技术在锂电材料研究中应用与展望

——“锂电检测技术系列——形貌分析技术”专题征文

(受访企业：美国麦克仪器)

　　电池材料关心的结构、动力学等性能，均与电池材料的组成与微结构密切相关，对电池的综合性能有复杂的影响。每一项性能可能与材料的多种性质有关，每一类性质也可能影响多项性能，具体问题需要具体分析，没有特别统一的规律，这给电池的研究带来了很大的挑战。准确和全面的理解锂电池材料的构效关系需要综合运用多种检测技术。

　　仪器信息网：贵公司在锂电形貌分析方面，可以提供哪些仪器及技术?有哪些技术优势?

Particle Insight 全自动粒度粒形分析仪

　　麦克仪器：我们主要针对锂电形貌方面推出了Particle Insight 全自动粒度粒形分析仪，可以对粒形实时分析，以帮助用户更好对粒形结构了解。

　　产品基本原理——使用高速摄影机和脉冲灯拍摄粒子运动时的高质量图像。

　　高分辨率图像被转换为二进制，在这里计算实时粒子数据。对多达32个形状描述符进行实时数据分析，绘制统计数据以及分析用于运行后处理的每个粒子的缩略图图像。

　　循环系统允许对相同的同系物进行重新分析。过程优化的必要条件。因为考虑到感知区的尺寸和相机的速度，每一个粒子都不太可能在一个过程中被捕获。再循环确保了对所有颗粒的充分分析等，同时Particle Insights保证随机方向可确保粒子的完整分析。

　　特点——实时获取结果，实时形状和结果分析;图像一旦捕捉被捕捉，立刻对他进行分析。获取多种类型结果：32中粒度/粒形参数，可关联多种形状测试结果。多方向样品趋向：数据处理控制能力，统计过程控制，可追踪用户定义时间间隔内的样品形状变化。实时备份：(数据镜像可同时在多个位置储存所有的分析数据，还可进行远程监测)等

　　Particle Insight 全自动粒度粒形分析仪是一款具备最新技术的动态图像分析仪，对于一些不仅仅只关注颗粒粒径，还需要检测颗粒形状的应用来说，是非常理想的仪器。Particle Insight 全自动粒度粒形分析仪内置多达32种的不同颗粒形状参数，可实时获取水/有机悬浮样品的测试结果。

　　Particle Insight系统可适用于从3到300微米的多种粒度测试范围。他独特样品内循环模块和光学配件，能够在短时间内有效的进行统计测试。同时，他还有自动填充和清洗功能，真正实现全自动操作。

　　Particle Insight软件中显示颗粒数据正态分布表

Particle Insight软件中显示扫描各颗粒形态

　　仪器信息网：贵公司针对锂电形貌分析开发了哪些应用解决方案，请分别介绍?

　　麦克仪器：

　　1）锂离子电池电极材料分析

　　组成电极材料的颗粒的大小和形状以多种方式影响锂离子电池的最终性能，包括影响填充密度、孔隙率、离子扩散和插层。减小颗粒大小可以减少插层时的体积变化，降低机械应力和断裂风险。还有报道称，可以根据电极材料的粒度分布调整电极材料的能量密度或功率，因为模拟表明，较宽的颗粒尺寸分布可以提供高达两倍的单分散粒度分布的电极能量密度，而单分散尺寸颗粒分布在高放电率时提供最高的能量密度和功率密度。

　　2）锂离子电池制造中的材料表征与失效分析

　　LiBS制备原料中颗粒的大小和形状对电极的堆积密度有很大的影响，进而影响电极的厚度和能量密度。过大的颗粒会在循环过程中引起较大的体积变化，从而增加发生断裂的可能性，从而对电池寿命产生限制作用。

　　石墨阳极中的粒度分布也会影响电池的电化学性能，因此，确保电极制造中使用的原材料具有正确的粒度是至关重要的。

　　仪器信息网：近两年来，贵公司在锂电领域的业界表现如何?

　　麦克仪器：公司受益于国内锂电领域的快速发展;特别是动力电池板块，受国内新能源汽车产销高增驱动且整体发展空间巨大。2018年我国锂电池正极材料、负极材料和电解液的出货量分别为27.5、19.2、14.25万吨，分别同比增长28.5%、29.7%、29.6%;整体市场规模达到约2500亿元。锂电领域市场需求与日俱增，技术与时俱进，保持行业竞争力面对许多挑战。而麦克仪器通过强大分析技术与创新仪器，帮助我们的合作伙伴保持行业竞争力。

　　麦克仪器在锂电领域已被多家国内外企业使用，包括LG化学、比亚迪等国内外知名企业。我们提供企业非常全面的材料表征方案，如比表面积、孔径、孔隙度、密度及粉体流动性等。锂电产业链中各个环节分析中都可用到麦克仪器，如正极材料、负极材料、隔膜等环节，麦克仪器都发挥着至关重要的作用。这也使我们近两年来，新能源行业的销售额占总体销售额12%左右，锂电行业的销售额占总体销售额的10%左右，后续随着锂电领域的高速发展，麦克仪器在锂电领域的发展将会更上一层楼。

　　仪器信息网：贵公司如何看待锂电市场之于仪器商的发展前景?

　　麦克仪器：目前，锂电市场可分为消费电池、动力电池、储能电池三类。消费电池因整体需趋于稳定而增长势头一般。动力电池受整体新能源汽车产销高增驱动，特别是2018年新能源汽车整体销量达到201.82万辆，同比增长64.47%;整体发展空间巨大。储能电池目前在国家储能支持政策的推动下进入成长期。

　　麦克仪器在锂电产业链中各个环节中如正极材料、负极材料、隔膜等环节分析中都发挥着至关重要的作用，尤其是2018年锂电池正极材料、负极材料的出货量分别为27.5、19.2万吨，分别同比增长28.5%、29.7%。全球各个国家相继宣布在未来二十多年内汽车产业电动化以取代燃油车对环境的污染。根据全彭博社发布的《2018电动汽车展望》，预计2022年全球动力电池装机总量将达到703GWh，2025年全球新能源汽车有望超过1100万辆。未来4年，我们有理由相信，我国正极材料、负极材料、薄膜等年平均出货量增长率依然维持高位。

　　仪器信息网：贵公司将采取哪些措施加强对锂电领域的拓展?

　　麦克仪器：公司是全球领先的材料表征解决方案供应商，在密度、比表面积及孔隙度、粒度及粒形、粉体表征、催化剂表征及工艺开发等五个核心领域拥有一流的仪器和应用技术。

　　公司将在锂电领域加强以下几个措施以确保我们的竞争力。

　　一、与锂电领域客户深度合作

　　麦克仪器将与锂电领域客户深度合作，提供定制化的服务，帮助客户保持行业竞争力。

　　二、加大锂电领域仪器的研发力度

　　麦克仪器对于目前锂电领域发展前景具有信心，我们将继续加大对锂电领域仪器的研发力度

　　三、加强培训锂电领域相关技术服务人员

　　麦克仪器为了更好的服务锂电领域的客户，我们将加强对技术服务人员关于锂电领域知识的培训，以帮助我们的技术人员更好了解与帮助客户的需求。

　　麦克仪器将继续凭借强大的分析技术和创新的仪器，帮助我们的锂电领域的合作伙伴提升电化学性能的知识和理解，始终为他们保持其行业竞争力。

　　附：关于锂电系列专题约稿

　　近十年间，在能源技术变革以及新兴科技的带动下，全球锂离子电池产量进入飞速增长期，根据公开数据，预计2018年全球锂电池增速维稳，产量达155.82GWH，市场规模达2313.26亿元。中国是锂电池重要的生产国之一，2018年预计全国锂电池产量达121亿只，增速22.86%。

　　锂离子电池产业的蓬勃发展，也为锂离子电池检测领域带来新的机遇。随着锂离子电池基础科学研究仪器水平不断提升，几乎各类先进科学仪器都逐渐在锂离子电池的研究中出现，且针对锂离子电池的研究、制造也开发了许多锂电行业专用的仪器设备。

　　为促进中国锂电检测产业健康发展，仪器信息网结合锂离子电池检测项目品类，将从2018年12月起策划组织系列锂电检测系列专题报道，为专家、仪器设备商、用户搭建在线网上展示及交流平台。锂电检测系列专题内容征集进行中：【征集申报链接】