Caracterización de los materiales de baterías

En Malvern Panalytical, nos sentimos orgullosos de colaborar con usted en su contribución hacia la neutralidad del carbono a través del almacenamiento de la energía en baterías. Ofrecemos una amplia gama de soluciones físicas, químicas y estructurales para el desarrollo, la investigación y el control de calidad de materiales de baterías y la producción de células.

Nuestras soluciones analíticas personalizadas se destacan como un testimonio de nuestro compromiso: proporcionar un análisis de materiales de alta calidad, integrado y sin problemas tanto en entornos de investigación de laboratorio como de fabricación.

Ya sea que produzca sus propios materiales activos o los compre de sus proveedores, el tamaño y la forma de las partículas son los parámetros determinantes no solo para el rendimiento de la batería, sino también para el proceso de producción ininterrumpido de alto rendimiento.

El tamaño y la forma de las partículas rigen el rendimiento de producción de los materiales precursores, la reología de la pulpa del electrodo, la densidad/porosidad del empaque del recubrimiento del electrodo y, en última instancia, el rendimiento de la batería. 

La mejor manera de medirlos es con una combinación de difracción láser e imágenes ópticas automatizadas. Mastersizer 3000+ es el punto de referencia de la industria cuando se trata del dimensionamiento de las partículas a través de la difracción láser. Su contraparte, Insitec, se puede utilizar cuando se necesita el análisis del tamaño de partícula en línea en tiempo real para el control del molino giratorio o del tamiz. La forma de las partículas se puede medir con nuestro sistema de adquisición de imágenes dinámicas Hydro Insight o con el sistema de adquisición de imágenes automatizado Morphologi 4.

La calidad de la fase cristalina es otro parámetro fundamental que afecta el rendimiento de los materiales de la batería, como la energía específica y la velocidad o capacidad de descarga. 

En el caso de los materiales activos de cátodo, los parámetros importantes de preocupación son la mezcla de cationes y el tamaño de los cristalitos, mientras que, en el caso del ánodo de grafito, se relaciona con el grado de grafitización (o de graficidad) en el grafito sintético y el índice de orientación en el electrodo recubierto. El tamaño de la cristalita también puede dar una idea sobre el tamaño de la partícula de los materiales activos nanocristalinos, como el ánodo a base de silicio. 

Si está trabajando en materiales de cátodo de cristal único, entonces la medición del tamaño de cristalito se vuelve aún más fundamental. 

XRD Aeris es una herramienta perfecta para medir estos parámetros importantes tanto en la fabricación del cátodo como del ánodo. Con la carga de muestras externas y la automatización industrial, Aeris es fácil de usar y ofrece un rendimiento inigualable. Obtenga más información sobre el análisis de defectos cristalinos.

A medida que la celda se cicla durante la formación y el envejecimiento, los materiales activos del electrodo experimentan cambios debido al movimiento de iones de litio, así como debido a la reacción con el electrolito en potenciales más altos. 

El análisis de XRD en condiciones de operación puede rastrear estos cambios en una escala atómica y puede proporcionar una advertencia temprana para cualquier problema potencial con la celda de la batería. Empyrean XRD puede medir las celdas de la batería en operación y en condiciones ambientales simuladas de –10 ^oC a 70 ^oC. 

Con las reconocidas plataformas VTEC y VTEC-Trans, puede medir las configuraciones de celda de baterías de tipo botón y de tipo bolsa/prismáticas. Combinada con componentes de hardware ultrarrápidos y análisis automatizado de datos, Empyrean ofrece una solución innovadora para I+D, así como control de calidad de celdas totalmente ensambladas.

Para los materiales activos del cátodo y sus precursores, tener una composición elemental correcta es igualmente importante. Además, es importante considerar la concentración de dopante e impurezas tanto en el material del cátodo como en el material del ánodo. 

El plasma acoplado inductivamente (ICP, del inglés “Inductively Coupled Plasma”) es una forma común de medir la composición elemental; sin embargo, es costosa, requiere mucho tiempo e involucra sustancias químicas peligrosas. La XRF puede analizar la mayoría de estos materiales con relativa facilidad.

Nuestros sistemas Epsilon EDXRF y Zetium WDXRF son reconocidos en todo el mundo. Como complemento de estos sistemas, hemos desarrollado nuestro nuevo sistema de EDXRF de alta gama Revontium. En combinación con nuestro conjunto de estándares de referencia para baterías, los sistemas de fusión Forj/Egon 2 y nuestra experiencia, ofrecemos una solución completa que puede igualar o superar la precisión y exactitud del análisis de ICP.

Las soluciones de análisis de composición elemental incluyen Epsilon Xflow para los precursores de líquido de baterías y Epsilon Xline para el análisis del recubrimiento de los electrodos. 

Malvern Panalytical se encuentra a la vanguardia de la caracterización de baterías gracias a décadas de experiencia analítica para avanzar en el desarrollo y el rendimiento de tecnologías de baterías. Nuestro conjunto completo de herramientas y técnicas de caracterización aborda las necesidades fundamentales de la investigación, el desarrollo y la producción de baterías, lo que garantiza el rendimiento, la seguridad y la durabilidad de los sistemas de almacenamiento de energía.