Charakterisierung von Batteriematerialien

Wir bei Malvern Panalytical sind stolz darauf, mit Ihnen zusammenzuarbeiten, um Ihren Beitrag zur CO2-Neutralität durch batteriebasierte Energiespeicherung zu leisten. Wir bieten eine breite Palette physikalischer, chemischer und struktureller Lösungen für die Forschung und Entwicklung sowie die Qualitätskontrolle von Batteriematerialien und der Zellenproduktion.

Unsere maßgeschneiderten analytischen Lösungen sind ein Beleg für unser Engagement: Die Bereitstellung hochwertiger Materialanalysen, die nahtlos in die Laborforschung und die Fertigungsumgebung integriert sind.

Ob Sie Ihre eigenen aktiven Materialien herstellen oder sie von Lieferanten kaufen – Partikelgröße und -form sind die bestimmenden Parameter, und das nicht nur für die Batterieleistung, sondern auch für den unterbrechungsfreien Produktionsprozess mit hoher Kapazität.

Die Partikelgröße und -form bestimmen die Produktionsausbeute von Vorläufermaterialien, die Rheologie der Elektrodenpaste, die Packungsdichte/Porosität der Elektrodenbeschichtung und letztendlich die Leistung der Batterie. 

Die beste Möglichkeit, diese zu messen, ist eine Kombination aus Laserbeugung und automatisierter optischer Bildgebung. Der Mastersizer 3000+ ist der Maßstab in der Branche, wenn es um die Partikelgrößenbestimmung durch Laserbeugung geht. Als Gegenstück kann das Insitec verwendet werden, wenn eine Online-Partikelgrößenanalyse in Echtzeit für die Steuerung der Mühle oder des Siebs erforderlich ist. Die Partikelform kann mit unserem dynamischen Bildgebungssystem Hydro Insight oder dem automatisierten Bildgebungssystem Morphologi 4 gemessen werden.

Die Qualität der Kristallphase ist ein weiterer kritischer Parameter, der die Leistung von Batteriematerialien wie spezifische Energie und Entladerate oder Kapazität bestimmt. 

Bei Kathodenaktivmaterialien sind die wichtigsten Parameter Kationenmischung und Kristallitgröße, während es bei Graphitanoden der Grad der Graphitisierung (oder Graphizität) im synthetischen Graphit und der Orientierungs-Index in der beschichteten Elektrode sind. Die Kristallitgröße kann auch eine Vorstellung über die Partikelgröße nano-kristalliner aktiver Materialien wie der silikonbasierten Anode geben. 

Insbesondere bei der Arbeit mit Kathodenmaterialien mit Einzelkristallen ist die Messung der Kristallitgröße noch zentraler. 

Aeris XRD ist das perfekte Werkzeug zur Messung dieser wichtigen Parameter bei der Kathoden- und Anodenherstellung. Durch das externe Laden von Proben und industrielle Automatisierung ist Aeris einfach zu bedienen und bietet unübertroffene Leistung. Erfahren Sie mehr über die kristalline Defektanalyse.

Während die Zelle bei Bildung und Alterung den Zyklus durchläuft, unterliegen die aktiven Materialien der Elektroden Veränderungen aufgrund der Bewegung der Li-Ionen und auch aufgrund der Reaktion mit Elektrolyt mit höheren Potentialen. 

RFA im laufenden Betrieb kann diese Veränderungen auf atomarer Ebene nachverfolgen und eine frühzeitige Warnung vor möglichen Problemen mit der Batteriezelle geben. Empyrean XRD kann Batteriezellen im laufenden Betrieb unter simulierten Umgebungsbedingungen von -10 ^oC bis 70 ^{o C messen}. 

Mit den bekannten VTEC- und VTEC-Trans-Stufen kann es sowohl die Knopf- als auch die Pouch-/prismatische Zellkonfiguration messen. In Kombination mit ultraschnellen Hardwarekomponenten und automatisierter Datenanalyse bietet Empyrean eine innovative Lösung für Forschung und Entwicklung sowie für die Qualitätskontrolle von vollständig montierten Zellen.

Für Kathodenaktivmaterial und ihre Vorläufermaterialien ist eine korrekte Elementzusammensetzung ebenso wichtig. Ebenso wichtig sind die Dotier- und Verunreinigungskonzentrationen sowohl für die Kathoden- als auch für die Anodenmaterialien. 

ICP ist eine gängige Methode zur Messung der Elementzusammensetzung, jedoch auch teuer und zeitaufwendig und beinhaltet gefährliche Chemikalien. Mit RFA können die meisten dieser Materialien relativ einfach analysiert werden.

Unser neues Revontium High-End-EDRFA-System ergänzt unsere renommierten Epsilon EDRFA- und Zetium WDRFA-Systeme. In Kombination mit unseren Batterie-Referenzstandards und Forj-/Egon 2-Fusionssystemen bieten wir zusammen mit unserem Fachwissen eine Komplettlösung, die die Genauigkeit und Präzision der ICP-Analyse erfüllt oder sogar übertrifft.

Zu den Online-Lösungen für die Analyse der Elementarzusammensetzung gehören Epsilon Xflow für batterieflüssige Vorläufermaterialien und Epsilon Xline zur Analyse der Elektrodenbeschichtung. 

Malvern Panalytical ist Vorreiter bei der Batteriecharakterisierung und stützt sich auf jahrzehntelange analytische Expertise, um die Entwicklung und Leistung von Batterietechnologien zu verbessern. Unsere umfassende Suite von Charakterisierungstools und -Techniken erfüllt die kritischen Anforderungen der Batterieforschung, -Entwicklung und -Produktion und sorgt für optimale Leistung, Sicherheit, und Langlebigkeit von Energiespeichersystemen.