鋰電池材料粒度分布測試應(yīng)用方案

 隨著電動(dòng)汽車、便攜式電子設(shè)備和工具對(duì)電池能量密度和功率密度的要求不斷提高，電池性能的持續(xù)改進(jìn)成為研究的重點(diǎn)。

大家希望電池的充放電容量越來越大，而電池的體積則越來越小，要想做到這一點(diǎn)，有很多方案可以選擇，比如控制材料的振實(shí)密度，在眾多影響粉體的振實(shí)密度因素中，顆粒的粒度分布扮演著至關(guān)重要的角色。本文將探討為何粒度檢測對(duì)于電池性能至關(guān)重要，并介紹如何使用激光粒度儀進(jìn)行有效的分析。

高振實(shí)密度提升鋰硫電池體積和質(zhì)量能量密度

石墨粒度檢測的重要性

研究表明，石墨顆粒大小及分布對(duì)電池多個(gè)方面有著重要影響：

電化學(xué)性能：較細(xì)小且均勻分布的石墨顆粒可以提供更好的充放電特性、更高的庫侖效率以及更優(yōu)異的能量效率。然而，過小的顆粒可能會(huì)導(dǎo)致不良效應(yīng)如增加了鋰沉積的可能性，進(jìn)而降低電池性能并增加安全風(fēng)險(xiǎn)。

快速充電能力：對(duì)于需要快速充電的應(yīng)用場景來說，優(yōu)化石墨粒子的設(shè)計(jì)（例如通過球化處理）可以顯著改善鋰離子插入速率，從而提升整體電池性能。

長期穩(wěn)定性：隨著使用時(shí)間的增長，石墨顆粒會(huì)發(fā)生膨脹現(xiàn)象，這可能導(dǎo)致電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化，影響到長期穩(wěn)定性和循環(huán)壽命。

制造過程中的考慮：采用多層結(jié)構(gòu)或特定的粒徑組合策略有助于構(gòu)建更有效的孔隙網(wǎng)絡(luò)，從而降低離子電阻，促進(jìn)鋰離子擴(kuò)散，進(jìn)一步增強(qiáng)了電池的快充能力和循環(huán)穩(wěn)定性。

綜上所述，準(zhǔn)確控制石墨顆粒尺寸及其分布不僅是提高鋰離子電池性能的關(guān)鍵因素之一，也是確保這些設(shè)備安全可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)。因此，在電池生產(chǎn)過程中進(jìn)行嚴(yán)格的石墨粒度檢測顯得尤為重要。

針對(duì)鋰電行業(yè)用戶需求，我們制定了一系列實(shí)驗(yàn)方案，如下。

設(shè)備信息

設(shè)備名稱：靜態(tài)激光粒度分析儀ANALYSETTE 22 NeXT

設(shè)備廠家：德國飛馳(FRITSCH)

測量參數(shù)

測量時(shí)間：＜1min

顆粒折射率：1.8

吸光系數(shù)：1

液體折射率：1.33

樣品準(zhǔn)備：

取約0.1g石墨樣品加入10mL純水中，水中添加1-2滴稀釋后的Dusazin901分散劑，攪拌均勻后放入超聲波盒預(yù)分散3min，保證液體表面無漂浮顆粒后，將樣品放到A22NeXT激光粒度儀的分散池中開始測量。

測試結(jié)果

峰形圖（圖1）：

圖1：石墨樣品一次進(jìn)樣6次粒徑分布圖

測試數(shù)據(jù)（圖2）：

石墨樣品一次進(jìn)樣6次數(shù)據(jù)表

如圖1、2所示，樣品呈單峰分布，峰形較窄，圖中為6次測試結(jié)果，重現(xiàn)性較好，CV值均＜1%，遠(yuǎn)優(yōu)于最新ISO 13320（2020）的標(biāo)準(zhǔn)。

ANALYSETTE 22 NeXT粒度儀的優(yōu)點(diǎn)：

①激光粒度分析儀測量范圍廣：0.01-3800um，可以濕法檢測懸浮液、粉末也可以干法檢測粉末顆粒。

②能夠分析體積分布、數(shù)量分布等多種數(shù)據(jù)形式；

③對(duì)于一線檢測工人來說上手快，操作簡單，不同人員操作測試數(shù)據(jù)都很穩(wěn)定，重復(fù)性高，測量時(shí)間短、效率高。

④設(shè)備光路系統(tǒng)采用全封閉設(shè)計(jì)，儀器維護(hù)簡單，無須任何工具，易于清洗。

⑤適用領(lǐng)域廣：醫(yī)藥醫(yī)美、礦物分析、粉末冶金、生物醫(yī)學(xué)、化學(xué)工業(yè)、食品工業(yè)、新能源行業(yè)等。

綜上所述，粒度檢測不僅有助于理解電池材料的物理特性，還能指導(dǎo)電池設(shè)計(jì)和制造過程中的材料選擇和工藝優(yōu)化，從而提升電池的整體性能和安全性。因此，粒度檢測在鋰離子電池的研究和開發(fā)中具有重要作用。