Caractérisation des matériaux de la batterie

Chez Malvern Panalytical, nous sommes fiers de vous aider à contribuer à la neutralité carbone via vos batteries et votre stockage de l'énergie. Nous proposons une large gamme de solutions physiques, chimiques et structurelles pour la R&D et le contrôle qualité des matériaux de batterie et de la production de cellules.

Nos solutions analytiques sur mesure témoignent de notre engagement : fournir une analyse des matériaux de haute qualité, intégrée de manière transparente dans les environnements de recherche et de fabrication en laboratoire.

La taille et la forme des particules déterminent les performances de la batterie et le processus de production continu à haut rendement indépendamment du fait que vous produisiez vos propres matériaux actifs ou que vous les achetiez auprès de vos fournisseurs.

La taille et la forme des particules déterminent le rendement de production des matériaux précurseurs, la rhéologie des boues de l'électrode, la densité/porosité du revêtement de l'électrode, ainsi que les performances de la batterie. 

La meilleure façon de les mesurer est d'utiliser une combinaison de diffraction laser et d'imagerie optique automatisée. Le Mastersizer 3000+ est la référence du secteur en matière de granulométrie par diffraction laser. Il est possible d'utiliser son équivalent, l'Insitec, lorsqu'une analyse granulométrique en ligne en temps réel est nécessaire pour contrôler le broyeur ou le tamis. La forme des particules est mesurable avec notre système d'imagerie dynamique Hydro Insight ou le système d'imagerie automatisé Morphologi 4.

La qualité de la phase cristalline est un autre paramètre essentiel qui détermine les performances des matériaux de la batterie, comme l'énergie spécifique et le taux de décharge ou la capacité. 

Pour les matériaux actifs de la cathode, les paramètres importants à prendre en compte sont le mélange cationique et la taille de la cristallite. Concernant l'anode en graphite, il s'agit du degré de graphitisation (ou de graphite) en graphite synthétique et de l'indice d'orientation dans l'électrode revêtue. La taille des cristallites fournit également une idée de la taille des particules des matériaux actifs nanocristallins, comme l'anode à base de silicium. 

Si vous manipulez des matériaux de cathode à cristaux uniques, la mesure de la taille des cristallites devient encore plus cruciale. 

Aeris XRD est l'outil idéal pour mesurer ces paramètres importants dans la fabrication des cathodes et des anodes. Le chargement externe des échantillons et l'automatisation industrielle confèrent à Aeris sa facilité d'utilisation tout en offrant des performances inégalées. En savoir plus sur l'analyse des défauts cristallins.

Au fur et à mesure que la cellule est actionnée pendant la formation et le vieillissement, les matériaux actifs des électrodes subissent des changements en raison du mouvement des ions lithium et de la réaction avec l'électrolyte à des potentiels plus élevés. 

XRD in operando suit ces changements à l'échelle atomique et fournit un avertissement précoce en cas de problème potentiel avec la cellule de batterie. Empyrean XRD mesure les cellules de batterie in operando dans des conditions environnementales simulées de -10 °C à 70 °C. 

Grâce aux célèbres plateformes VTEC et VTEC-Trans, il mesure la pièce et les configurations de poche/cellule prismatique. Combiné à des composants matériels ultra-rapides et à une analyse automatisée des données, Empyrean constitue une solution innovante pour la R&D et le CQ des cellules entièrement assemblées.

Il est crucial que la composition élémentaire des matériaux actifs des cathodes et de leurs précurseurs soit correcte. Il est également important de connaître les concentrations de dopant et d'impuretés des matériaux de cathodes et d'anodes. 

L'ICP est une solution usuelle de mesure de la composition élémentaire, mais elle est coûteuse, longue et implique des produits chimiques dangereux. La fluorescence X permet d'analyser la plupart de ces matériaux avec une relativement grande facilité.

Notre nouveau système de fluorescence X EDXRF Revontium haut de gamme vient compléter nos célèbres systèmes Epsilon EDXRF et Zetium WDXRF. Nos normes de référence de batterie, nos systèmes de fusion Forj / Egon 2 et notre expertise nous permettent de proposer une solution complète qui peut égaler, voire dépasser, la précision de l'analyse ICP.

Les solutions d'analyse de composition élémentaire en ligne comprennent Epsilon Xflow pour les précurseurs de liquide de batterie et Epsilon Xline pour l'analyse du revêtement de l'électrode. 

Malvern Panalytical est à l'avant-garde de la caractérisation des batteries. Forts de décennies d'expertise analytique, nous faisons progresser le développement et les performances des technologies de batterie. Notre suite complète d'outils et de techniques de caractérisation répond aux besoins essentiels de la recherche, du développement et de la production de batteries, garantissant des performances, une sécurité et la longévité des systèmes de stockage de l'énergie.