典型的阴极材料(例如 NCA 和 NMC)是通过过渡金属氢氧化物前驱体材料的共沉淀,然后进行锂化合物的钙化(硫化和氧化)而生产的。 共沉淀是一个缓慢的过程 - 首先是成核,然后是原始颗粒的生长,最后聚集成更大的二次颗粒。 整个过程可能需要 20 至 40 小时,具体取决于过程的效率。 

许多参数(包括浆料成分、pH 值、温度和搅拌速度)均会影响共沉淀效率。 优化这些参数对于电池阴极前驱体材料的质量和产量起着十分关键的作用。 为了实时监测和控制这些参数以提高共沉淀过程的效率,我们提供了一系列分析解决方案。 此外,我们的解决方案还可以帮助您确保您的前驱体材料具备所需的特性。

如何优化阴极前驱体材料?

Vathode precursor infogram.png

可通过测量和控制以下参数来优化阴极前驱体的质量和产量:

颗粒粒度:前驱体颗粒成核、生长然后聚集,从而形成更大的二次颗粒。 为了确保最高的生产效率,这些颗粒应在最短的时间内快速生长并超过其目标尺寸。 因此,在前驱体演变时间内测量颗粒粒度非常重要,有助于微调浆料反应器中工艺参数。

我们的在线自动化 Insitec 在线粒度分析仪是在生产环境中进行这些测量的理想之选,它每隔几秒钟就提供一次实时分析。 通过反馈回路,这些信息可用于调整 Ph、温度、搅拌速度等参数。 此外,它还可以确保与智能制造流程一起实现协同效应。 这可带来丰厚的回报:通常,阴极制造厂每天生产 1000 千克阴极材料,通过使用 Insitec 分析前驱体浆料颗粒粒度,每年可节省多达 200,000 美元。

我们的 Mastersizer 3000 还可用于准确测量粒度分布以进行质量控制,包括在实验室中。

Cathode precursor 2.png

颗粒形状:颗粒形状在形成稳定的二次颗粒方面发挥着重要作用,并会显著影响前驱体的产量(堆积密度)以及最终阴极材料的质量。 例如,细长颗粒更有可能在高速搅拌的浆料中破碎和重新溶解。

为了使制造商能够分析和优化颗粒形状,我们的 Morphologi 4 光学成像工具可用于测量多个参数,例如圆度、延伸率/高宽比、等效直径 (CE) 和透明度,并具有全自动图像分析功能。

Cathode precursor 3.png

化学成分和杂质:要在最终阴极材料中实现最佳的化学成分,必须首先在前驱体级别上对其进行控制。 X 射线荧光 (XRF) 可分析化学成分和杂质(浓度从几个 ppm 到 100%),是分析化学成分的最佳技术。

尤其是,XRF 提供了一种比电感耦合等离子体 (ICP) 质谱更简单、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 XRF Zetium WDXRF 光谱仪来分析他们的前驱体和阴极材料的成分。

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。 前驱体的晶相构成可以提前指示最终的阴极材料质量。 为了准确分析阴极前驱体材料的晶相构成,制造商可以使用我们的紧凑型 Aeris X 射线衍射仪,这是一款易于使用的仪器,能提供卓越的数据质量。

zeta 电位:阴极前驱体溶液中颗粒的沉淀依赖于原始颗粒 (50-100 nm) 的相互作用来形成更大的二次颗粒 (10-20 µm)。 zeta 电位可用于分析和调整 Ph 和温度值,以便优化这些相互作用。 我们的 Zetasizer 可以准确测量 zeta 电位,并且还可助您进行前驱体合成的研发工作。

我们的解决方案

延伸阅读

联系我们,获取 阴极前驱体 相关的专业解决方案
联系销售部门 现在注册 下载样本