阳极材料

锂离子电池使用各种阳极材料，每种材料都具有影响性能、容量和寿命的独特属性。以下是锂离子电池中使用的主要阳极材料类型：

嵌入式阳极

嵌入式阳极是多层材料，可在层之间存储锂离子。

• 石墨和碳是最广泛使用的阳极材料，因为它们具有高导电性、低成本和稳定结构，可实现锂离子的可逆嵌入。但是，与一些较新的材料相比，其容量相对较低。硬碳在钠离子电池中用作阳极。
• 钛酸锂 (LTO) 以优异的循环稳定性和安全性著称，LTO 在锂插入和提取过程中不会发生显著的体积变化。但是，与其他阳极材料相比，它的导电性较低，工作电压较高，这限制了其容量。

合金基阳极

合金基阳极是可与锂形成合金的金属或其氧化物（Si、Ge、Sn、Sb 和 Si/Sn 氧化物）。

硅的理论容量明显高于石墨，可能高达石墨容量的十倍。然而，硅在循环过程中会经历大量的体积膨胀，这可能导致机械故障和循环寿命缩短。目前正在研究开发可缓解这些问题的硅复合材料，其中一些已经商业化。

转换阳极

转换阳极为 MX（M = Fe、CO、Mn、Ni、Cu、Cr、Mo 和 X = O、P、S、N），充电时转换为 (Li_yX + M)。这些材料因其独特的电化学特性和可提高速率能力等潜在优势而正处于研究中。它们的缺点是电压滞后和体积膨胀较大。

纳米结构阳极

最近的进展主要集中在纳米结构阳极材料上，这种材料可提高表面积并减少锂离子扩散路径。这些材料包括碳基材料、硅和过渡金属的各种组合，设计成核-壳颗粒或复合材料，以提高容量和循环稳定性等性能指标。

可通过测量和控制以下参数来优化阳极材料的质量：

• 粒度与粒形
• 晶体结构和缺陷
• 杂质

在下文了解有关如何控制这些项的更多信息。

无论您是自己生产活性材料，还是从供应商处购买，颗粒粒度与颗粒粒形不仅是电池性能的决定性参数，也是不间断进行高产能生产的决定性参数。 

颗粒粒度与颗粒粒形影响了电极浆料的流变性、电极涂层的堆积密度/孔隙度，并最终决定了电池的性能。最佳测量方法是将激光衍射技术和自动光学成像技术结合使用。

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Mastersizer 系列颗粒粒度分析仪为提供快速、准确的粒度分布设定了标准。Mastersizer 3000+ 提供广泛的粒度范围和出色的精确度，是您进行 0.01 至 3500 微米范围内阳极粒度测量所需的工具。如果样品出现意外结果，您就可以使用 Size Sure 和数据指导工具进行进一步研究。再加上灵活性、易用性及用于动态成像的 Hydro Insight 附件，Mastersizer 无疑是颗粒分析及其他方面的理想选择。

晶相质量是另一关键参数，影响着电池材料的性能，如特定能量和放电率或容量。对于电池阳极材料来说，石墨材料的石墨化程度、晶向指数和晶粒尺寸是需要关注的重要参数。人们可以通过晶粒尺寸了解硅基阳极等纳米晶体活性材料的粒度。 

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Aeris XRD 可在几分钟内分析阳极和阴极材料，提供质量参数，如晶粒尺寸、石墨化程度和晶向指数。这是一款紧凑的即插即用型 XRD 系统，具备工业级稳健性和安全性。此外，它还可以通过传送带或机器人自动化装置轻松集成到流程中。

对于阳极材料而言，掺杂度和杂质浓度的测量对于其性能评估至关重要。如果是 C-Si 阳极，则 Si 的相对浓度将决定容量和稳定性。 

ICP 是测量元素组成的常用方法，但它昂贵、耗时，且涉及危险化学品。XRF 则可以相对安全地分析大多数此类材料。

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