纵观全球,电池处于许多革命性创新的核心 - 无论是智能移动设备、无污染的电动汽车、智能电源管理解决方案,还是用于增强风能和太阳能应用的大容量储能系统。 因此,电池必须尽可能高效地工作,而且电池研究人员和开发人员也会不断开发新的解决方案,以进一步提高电池的性能。

无论您是从事电池研究还是电池开发,我们的分析解决方案都可以助您更快、更轻松地实现优异的电池性能。 从锂离子电池到新兴技术(例如基于钠离子、锂-硫、锌-空气或石墨烯的电池改造技术),它们都将帮助您优化材料,从而实现最高的电池质量。 我们的解决方案还可用于石墨烯超级电容器,在短时间内需要大量电能的应用中,这些电容器可为电池提供有益的补充。 

通过使用我们的解决方案优化电极材料、浆料等因素,您可以实现最高的电池性能 - 并有助于实现创新,从而构建更具可持续性、更互联的世界。

如何确保电极材料的质量?

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电极材料的质量受多个因素影响,我们的解决方案可以帮助解决所有这些问题:

颗粒粒度:电极材料的颗粒粒度对电池的性能起着至关重要的作用。 通常必须定期测量和优化颗粒粒度的变化,以保持一致的电池性能 - 理想状态下在整个生产过程中都保持一致的电池性能。
我们的 Mastersizer 3000 基于激光衍射技术,提供了最简单、最准确的阴极和阳极材料颗粒粒度测量方法。 此外,对于工业加工环境,可以采用我们的 Insitec 在线粒度分析仪来提供用于过程控制的实时数据。

颗粒形状:电池电极材料中的颗粒形状是释放任何给定材料的潜能以产生最佳电池性能的关键。 具体而言,颗粒形状会影响浆料的流变性,以及电极涂层的堆积密度、孔隙度和均匀度。 
因此,要实现最高水平的电池性能,制造商必须能够分析和优化颗粒形态。 我们的 Morphologi 4 光学成像工具可以在数分钟内分析出与统计相关的颗粒群的粒度和形状,从而为您提供优化电池浆料所需的所有关键信息。

晶相:晶相是指材料在原子级别上的结构 — 离子或电子输运发生或受阻的级别。 晶相构成将影响电极材料的整体质量以及电极材料对电池制造的适用性。 对于晶相分析,X 射线衍射 (XRD) 是首选技术。 

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我们的紧凑型 Aeris X 射线衍射仪易于使用且能提供卓越的数据质量,可用于准确分析:

  • 任何残留反应物的晶相构成和存在性(用于优化钙化过程)
  • 晶粒尺寸(与原始颗粒粒度相关)
  • 合成阳极石墨中的石墨化程度

   
化学成分和杂质:定期检测阴极和阳极材料中的杂质和元素成分变化对于确保电池质量至关重要。 X 射线荧光 (XRF) 是电感耦合等离子体 (ICP) 质谱的替代方法,可以分析这些化学成分变化和杂质 - 浓度从几个 ppm 到 100%。 

事实上,对于浓度百分比水平较低的主要元素,XRF 提供了比 ICP 更简单、更准确的元素成分测量方法,因为它不需要任何样品稀释或酸消解。 许多领先的电池公司都使用我们的台式 E4 XRFZetium WDXRF 光谱仪来分析阴极和前驱体材料。 

 

如何优化电极浆料并确保其稳定性?

电池浆料具有许多成分 - 电极材料、碳或石墨烯、聚合物粘合剂和溶剂 - 它们相互连接的结构对于电极涂层的质量起着至关重要的作用。 虽然颗粒粒度和形状都会影响涂层的堆积密度和孔隙度,但另一个需要考虑的重要因素是 zeta 电位。 浆料中电极颗粒的 zeta 电位决定了这些颗粒是否易于聚集。
 
具有高 zeta 电位的颗粒会相互排斥并形成稳定的分散体;而具有低 zeta 电位的颗粒会导致颗粒聚集。 这会进而导致电极涂层不均匀,造成电池性能下降。 此外,zeta 电位还会影响金属表面的潮湿性。 我们的 Zetasizer 可以帮助您优化 zeta 电位,从而提高电极涂层的质量,同时提供出色的准确性、可重复性和一致性。

如何使用石墨烯增强电池性能?

在电池行业中,石墨烯通过提供电子传导网络来提高阴极和阳极材料的性能。 使用石墨烯改良阴极材料时,zeta 电位会显著影响石墨烯和锂离子阴极颗粒的相互作用。 

为了帮助您监控这一情况,并实现尽可能高的石墨烯增强效果,我们的 Zetasizer 可以分析石墨烯和阴极颗粒的 zeta 电位。 此外,它还可以帮助您调整 Ph 值以实现最佳的相互作用,这样,使用石墨烯就能最大限度地提升电池的性能。

使用超级电容器?

在短时间内需要大量电能的应用中,石墨烯或活性碳基超级电容器可为电池提供有益的补充。 超级电容器的材料与电池非常相似。 事实上,同电池一样,颗粒粒度、形态、相位和层间、流变以及与充放电循环相关的相位变化对超级电容器来说同样重要。 幸运的是,我们的创新解决方案也可用于分析和改善超级电容器的性能。

我们的解决方案

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