Matériaux actifs de cathode (CAM)

1. Oxyde de cobalt au lithium (LiCoO₂) : Haute densité énergétique, mais coûteuse et moins sûre.
   
2. Phosphate de fer au lithium (LiFePO₄) : Excellente sécurité et longue durée de vie, mais avec une faible densité d'énergie. Il est idéal pour les véhicules électriques.
3. Oxyde de lithium-nickel-manganèse-cobalt (NMC) : Propriétés équilibrées pour une haute densité d'énergie, stabilité et rentabilité. Il est largement utilisé dans les véhicules électriques.
4. Oxyde de lithium-nickel-cobalt-aluminium (NCA) : Offre une densité d'énergie plus élevée, adapté aux applications de hautes performances telles que les véhicules électriques.
5. Oxyde de lithium et de manganèse (LiMn₂O₄) : Sûr et puissant, mais avec une densité d'énergie plus faible et une durée de vie plus courte, utilisé dans les applications spécialisées.

La méthode la plus courante pour synthétiser les matériaux de cathode est la co-précipitation du précurseur métallique (généralement des oxydes métalliques, des carbonates ou des hydroxydes), suivie d'une synthèse à l'état solide, où le précurseur métallique est broyé et mélangé avec le précurseur Li, puis calciné à des températures élevées (généralement 800 à 1000 °C) dans une atmosphère contrôlée pour former la phase cristalline souhaitée. Le matériau calciné est ensuite broyé pour obtenir la taille de particule souhaitée. Le processus est représenté schématiquement dans la figure de droite.

Les matériaux de cathode les plus intéressants récemment, tels que le NCA et le NMC, sont produits par co-précipitation d'un matériau précurseur d'hydroxyde de métal de transition, suivie d'une cuisson (lithiation et oxydation) avec un composé de lithium.

Nos informations morphologiques, structurelles et élémentaires peuvent vous aider à :

• Optimiser les paramètres du processus
• Garantir une qualité constante
• Réduire les coûts de production

Pour surveiller et contrôler les paramètres de synthèse en temps réel et optimiser la qualité des matériaux de cathode synthétisés, nous proposons une gamme de solutions analytiques pour contrôler la taille et la forme des particules, la composition élémentaire, la qualité cristalline et les défauts. Par ailleurs, nos solutions peuvent également vous aider à vous assurer que vos matériaux précurseurs présentent les propriétés souhaitées.

La qualité et le rendement des matériaux de cathode peuvent être optimisés en mesurant et en contrôlant les paramètres suivants :

• Taille et forme des particules
• Phase cristalline et défauts du cristal (mélange cationique, taille des cristallites, degré de graphitisation)
• Composition élémentaire et impuretés (Ni, Co, Mn)

Que vous produisiez vos propres matériaux actifs ou que vous les achetiez auprès de vos fournisseurs, la taille et la forme des particules sont des paramètres déterminants pour la performance de vos batteries, mais également pour garantir un processus de production continu à haut rendement. 

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.

Mastersizer 3000+

Fournir les données dont vous avez besoin pour obtenir des résultats fiables

La gamme Mastersizer de granulomètres par diffraction laser constitue désormais la norme en matière de distributions granulométriques rapides et précises. Avec une grande plage de tailles et une précision inégalée, le Mastersizer 3000+ est l'outil dont vous avez besoin pour la granulométrie des matériaux actifs de cathode. Et lorsque vous obtenez des résultats inattendus sur votre échantillon, vous disposez de nos outils d'aide au contrôle des données pour mener une enquête plus approfondie. 

Grâce à sa flexibilité, sa facilité d'utilisation et son accessoire Hydro Insight d'imagerie dynamique, le Mastersizer devient le système de premier choix pour la granulométrie, mais pas seulement.

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. 

Les paramètres importants à prendre en compte pour les matériaux actifs de cathode sont le mélange cationique et la taille des cristallites. La taille des cristallites donne également une idée de la taille des particules des matériaux actifs nano-cristallins, 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

L'avenir est compact

Aeris XRD analyse les matériaux d'anode et de cathode en seulement quelques minutes pour fournir des paramètres de qualité tels que la taille des cristallites, le mélange cationique, le degré de graphitisation et l'indice d'orientation. 

Il s'agit d'un système XRD compact avec fonctionnalité plug-and-play, conçu avec une robustesse et une sécurité de qualité industrielle. De plus, il peut être facilement intégré au processus grâce à l'automatisation de la courroie ou du robot.

Il est tout aussi important que la composition élémentaire des matériaux actifs de cathode 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 (XRF) permet d'analyser la plupart de ces matériaux avec une relativement grande facilité.

Revontium

Génie compact, analyse puissante, possibilités infinies

Revontium est un analyseur par fluorescence X (XRF) compact qui fournit des analyses élémentaires de haute qualité dans un format compact de paillasse. Il allie les performances des systèmes XRF posés au sol et la polyvalence des instruments de paillasse.

La XRF compacte a un encombrement physique et une empreinte environnementale restreints. Son coût de propriété peut être inférieur de plus de 25 % en raison de la réduction du besoin en consommables, de la préparation importante d'échantillons et de la maintenance.

📚 Lire le blog : Comment l'étalonnage XRF permet d'améliorer la production des batteries NMC