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锂电池材料粒度要求高 激光检测担主角

来源:仪器信息网

  发布:cici

关键词:锂电行业 激光检测

2018-06-11

 锂电行业近年来正在快速增长,并对多类光学、物性检测领域的仪器设备有着强烈需求。对于锂电池的电池材料来说,粒度、细度的检测是重要的相关参数,因而对激光粒度仪仪器厂商,锂电行业就此成为了他们书写市场红利新篇章的重要笔墨。

锂电池

粒度和粒径分布影响着锂电池材料性能的方方面面,特别是在生产流程,粒度粒径的检测有助于试验阶段的通过/失败检测、过程控制、以及每个工厂的出货控制。对锂电池,特别是聚焦舆论大量视线的锂离子电池,在原材料管控阶段,主要有三类电池材料需要进行粒度检测——正极材料、负极材料和隔膜材料,所需的粒径检测范围在10nm5mm之间。

以锂离子电池的正极材料为例,粒径D50是关键性的质量控制指标之一,无论是磷酸铁锂电极还是其他主流锂合金氧化物电极都不例外。D50是表示粒径大小的典型值,其标准定义是累计分布百分数达到50%时对应的粒径值,又名中值粒径、中位径。电池正极对原材料的粒径要求波动范围较大,一般在1-20μm之间。具体指标主要受到材料种类和工艺要求的双重限制。负极材料的粒径对电池的初始放电容量和首次效率等参数有重要影响,还是以锂离子电池为例,其负极石墨材料的平均粒径较为集中地分布在16-18μm之间时,最为合适。电池隔膜,介于正负极材料之间,也是电池结构重要的组成部分,其中需要添加氧化铝等阻燃材料,这些阻燃材料的粒径需求则呈现随着隔膜层厚度不断提升,粒径不断减小的趋势,目前甚至需要达到亚微米甚至纳米级的要求。

锂电池结构示意图

电池的工艺特性、充放电容量、体积能量密度等重要参数都会受到电池材料粒度的影响, 而在各种粒度检测方法中,激光粒度仪因具有操作简便、可测颗粒数、等效概念明确、速度快、准确性好等优点,受到锂电市场的青睐。在激光粒度仪的各类技术指标中,“分辨能力”对于电池材料的检测有着极为重要的意义。分辨能力是指激光粒度仪对样品中不同粒径之间的区分能力。这种能力对电池材料的检测非常重要,例如,过小颗粒的石墨粉中往往具有较多的菱方结构,用参有这种石墨材料的锂电池,储锂容量就会比较小,而分辨能力高的激光粒度仪,就能较容易地检测出石墨原材料中的菱方结构。

激光粒度仪原理示意图

评估激光粒度仪分辨能力的方法有很多,最常见的就是测量在已知粒径的标准样品中加入少量比例已知的大/小颗粒样品,看测试结果是否能满足真实的差异。目前在市场上,激光粒度仪的分辨能力往往从散射光能分布角度、信噪比光学电子设计、高精度的模数转换及反演计算水平等角度改进。而具有高品质高分辨率元器件、装配工艺及算法数控优化水平高的激光粒度仪,也越来越为锂电行业所重视。