電池およびスーパーコンデンサ

電極材の品質は、いくつかの要素に影響を受けます。これらすべての要素に当社のソリューションは対応できます。 

粒子径 : 電極材の粒子径は電池性能において、重要な役割を果たします。 通常、粒子サイズの変動を定期的に測定し最適化して、一貫した電池性能を維持する必要があります。これは、理想的には、生産プロセスを通じて実行する必要があります。 
レーザ回折法の マスターサイザー を使用すると、最も簡単かつ正確にカソードとアノード材料の粒子径を測定することができます。 また、生産プロセスでは、 オンライン粒子径分布測定機インシテック がプロセス管理用のリアルタイムデータを提供します。

粒子形状 : 電池電極材料中の粒子形状は、スラリーのレオロジーだけでなく充填密度、気孔率、電極被膜の不均一性にも影響を与えます。  
最高レベルの電池性能を達成するために、メーカーは粒子形状を分析し最適化する必要があります。 当社の粒子画像分析装置 モフォロギ4 は、粒子の集合体のサイズと形状を数分で統計的に分析でき、電池スラリーの最適化に必要な重要情報を提供します。

結晶相 : 結晶相とは、原子スケール(イオン輸送または電子輸送が発生するか妨げられるスケール)での材料の構造のことです。 結晶相の組成は、電池製造での電極材の全体的な品質とその適合性に影響を与えます。 また、結晶相分析の場合、 X線回折 (XRD)が最適な方法です。 

当社の卓上型X線回折装置Aerisは操作が簡単で高品質データを提供できるため、高精度の分析に使用されています。

• 結晶相の組成と残留反応物質の存在(焼成プロセスの最適化の場合)
• 結晶子サイズ(一次粒子に関連)
• 合成アノード黒鉛の黒鉛化の度合

    
化学成分と不純物: カソードとアノード材料中の元素組成の不純物と変化を定期的に検出することは、電池品質を維持するために重要です。 蛍光X線(XRF)は、誘導結合プラズマ(ICP)分光法に代わるものです。化学成分と不純物を、わずか数ppmから100%まで分析できます。 

含有量の少ない原素に対して、XRFはサンプル希釈や酸分解法を必要としないため、ICPよりも簡単で精度の高い元素組成の測定方法を提供できます。 多くの大手電池メーカーでは、当社の卓上型EDXRF Epsilon4またはZetium WDXRFを使用して、正極材や前駆体物質を分析しています。 

電池スラリーには、電極材、炭素/グラフェン、ポリマー結合剤、溶剤など多くの化学成分が含まれています。これらの成分の相互結合構造は、電極被膜の品質において重要な役割を果たします。 粒子のサイズと形状は、被膜の充填密度と気孔率に影響するため、もう一つの重要な要素であるゼータ電位を検討する必要があります。 スラリー中の電極粒子のゼータ電位により、粒子が凝集しやすいかどうかを判断できます。
 
ゼータ電位の絶対値が高い粒子は、反発して安定した分散をもたらしますが、低い粒子は凝集を引き起こします。 これにより、電極被膜が不均一になり、電池性能が低下します。 ゼータ電位は、金属面の湿潤性にも影響します。 当社のゼータサイザーは、ゼータ電位を最適化して、電極被膜の品質を高め、優れた精度、再現性、および一貫性を提供します。

電池業界では、グラフェンは電子伝導ネットワークを提供することでカソードとアノード材料の両方の性能を向上させることが知られています。 グラフェンを使用してカソード材料を変化させると、ゼータ電位はグラフェンとリチウム粒子の相互作用に大きな影響を与えます。 
 
この影響を監視して、可能な限り効率的にグラフェンを強化するために、当社のゼータサイザーがグラフェンとカソード粒子両方のゼータ電位を分析します。 また、最適な相互作用のためにPh値を調整することもできます。これにより、グラフェンを使用することで、電池の性能が最大限に高められます。

グラフェンまたは活性炭ベースのスーパーコンデンサは、短時間で高出力が必要な用途で電池を補完します。 スーパーコンデンサは、材料の電池に非常に似ています。 充放電サイクルでの粒子径と粒子形状、相と中間層、レオロジー、および相変化は、電池と同様にスーパーコンデンサにとって重要な役割を果たします。