전 세계적으로 배터리는 스마트 모바일 기기, 무공해 전기 자동차, 지능형 전력 관리 솔루션, 풍력 및 태양광 발전을 보완하기 위한 대량 에너지 저장 시스템과 같은 혁신의 중심에 있습니다. 따라서 배터리 연구자와 개발자가 최대한 효과적으로 업무를 수행하여 이러한 성능을 더욱 향상시키기 위한 솔루션을 계속 개발하는 것이 매우 중요합니다.
귀사가 배터리 연구 또는 배터리 개발과 관련되어 있다면 당사의 분석 솔루션을 통해 보다 빠르고 쉽게 높은 성능을 달성할 수 있습니다. 이 솔루션은 리튬 이온 배터리부터 Na-ion, Li-sulfur, Zn-air, 또는 그래핀 기반 수정 기술과 같은 신기술에 이르기까지, 재료를 최적화함으로써 최고의 배터리 품질을 달성할 수 있도록 지원합니다. 당사의 솔루션은 또한 짧은 시간 동안 고출력이 필요한 응용 분야에서 배터리를 보완할 수 있는 그래핀 슈퍼 커패시터용으로도 사용할 수 있습니다.
당사의 솔루션으로 전극 물질 및 슬러리와 같은 요소를 최적화하면 최고의 배터리 성능을 얻을 수 있으며, 지속 가능하고 더욱 연결된 세상을 만드는 혁신을 이룰 수 있습니다.
전극 물질의 품질을 어떻게 보장할 수 있습니까?
전극 물질의 품질은 여러 요인에 의해 영향을 받으며, 당사의 솔루션은 이 모두에 도움이 될 수 있습니다.
입자 크기
: 전극 물질의 입자 크기는 배터리 성능에 중요한 역할을 합니다. 일반적으로, 일관된 배터리 성능을 유지하기 위해서는 생산 과정 전체에서 정기적으로 입자 크기 변화를 측정하고 최적화해야 합니다.
당사의
Mastersizer
은 레이저 회절을 기반으로 음극 및 양극 물질의 입자 크기를 측정하는 가장 쉽고 정확한 방법을 제공합니다. 또한 산업 프로세스 환경의 경우 당사의
Insitec 온라인 입자 크기 분석기
로 대체하여 프로세스 제어를 위한 실시간 데이터를 제공할 수 있습니다.
입자 형상
: 배터리 전극 물질의 입자 형상은 주어진 물질의 잠재력을 최대한 발휘하여 최고의 성능을 발휘하는 배터리를 만드는 데 있어 중요한 역할을 합니다. 특히 입자 형상은 슬러리의 유동학적 특성뿐만 아니라 전극 코팅의 패킹 밀도, 다공도 및 균일성에 영향을 미칩니다.
따라서, 제조업체는 최고 수준의 배터리 성능을 얻기 위해 입자 형태를 분석하고 최적화할 수 있어야 합니다. 당사의
Morphologi 4
광학 이미징 도구는 단 몇 분만에 통계적으로 적합한 입자 앙상블의 크기와 형상을 분석하여 배터리 슬러리를 최적화하는 데 필요한 모든 중요 정보를 제공합니다.
결정상 : 결정상은 이온 또는 전자 운송이 일어나거나 방해되는 규모인 원자 규모의 물질 구조를 말합니다. 결정상 조성은 전극 물질의 전체적 품질과 배터리 셀 제조의 적합성에 영향을 미칩니다. 그리고 결정상 분석에서는 X선 회절 (XRD) 기법을 선택할 수 있습니다.
뛰어난 데이터 품질을 가진 사용하기 쉬운 장비인 Aeris 컴팩트 X선 회절계를 사용하여 다음을 정확하게 분석할 수 있습니다.
- 결정상 조성 및 잔류 반응물의 존재 여부(하소 공정 최적화를 위해)
- 결정립 크기(기본 입자 크기와 관련)
- 인조 음극 흑연에서의 흑연화 정도
화학 조성 및 불순물: 음극 및 양극 물질의 원소 조성에서 불순물과 변화를 일상적으로 검출하는 것은 배터리의 품질 보장에 필수적입니다. X선 형광(XRF)은 몇 ppm에서 최대 100%까지 이러한 화학 조성 변화와 불순물을 분석할 수 있는 유도 결합 플라즈마(ICP) 분광법의 대안입니다.
실제로, 낮은 비율의 주요 원소의 경우 XRF는 샘플 희석 또는 산의 소화가 필요하지 않으므로 ICP보다 간단하고 정확한 원소 조성 측정 방법을 제공합니다. 많은 선도적인 배터리 회사에서 당사의 벤치탑 E4 XRF 또는 Zetium WDXRF 분광기를 사용하여 음극 및 전구체 물질을 분석합니다.
Solutions for electrode quality control
전극 슬러리를 최적화하고 안정성을 보장하는 방법은 무엇입니까?
배터리 슬러리에는 전극 물질, 탄소 또는 그래핀, 고분자 결합제, 용매와 같은 많은 구성 요소가 있으며, 이들의 서로 연결된 구조는 전극 코팅 품질에 중요한 역할을 합니다. 입자 크기와 형상은 모두 코팅의 패킹 밀도와 다공도에 영향을 미치지만 고려해야 할 또 다른 중요한 요소는 제타 전위입니다. 슬러리 내 전극 입자의 제타 전위는 입자의 응집 용이성을 결정합니다.
제타 전위가 높은 입자는 반발력을 통해 안정적인 분산을 형성하는 반면, 낮은 제타 전위는 입자 응집을 유발합니다. 이는 결과적으로 전극 코팅의 불균일을 초래하여 배터리 성능이 저하됩니다. 제타 전위는 또한 금속 표면의 습윤성에도 영향을 미칩니다. 당사의 Zetasizer를 사용하면 탁월한 정확도, 반복성 및 일관성을 통해 제타 전위를 최적화함으로써 전극 코팅의 품질을 향상시킬 수 있습니다.
그래핀으로 어떻게 배터리 성능을 향상시킬 수 있습니까?
배터리 업계에서 그래핀은 전자 전도 네트워크를 제공하여 음극 및 양극 물질 모두의 성능을 향상시키는 것으로 알려져 있습니다. 그래핀으로 양극 물질을 수정할 때 제타 전위는 그래핀과 리튬 양극 입자가 상호 작용하는 방식에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.
이에 대한 모니터링을 지원하기 위해, Zetasizer는 그래핀 및 양극 입자의 제타 전위를 분석하여 그래핀 증강을 최대한 효과적으로 만들 수 있습니다. 또한 최적의 상호 작용을 할 수 있도록 pH 값을 조정할 수 있으므로 그래핀을 사용하면 배터리 성능에 최대의 가치를 추가할 수 있습니다.
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Quality control: Graphitization degree and orientation index in graphite anode materials
Battery manufacturing: Reliable, adaptable particle sizing using the Mastersizer 3000+
슈퍼 및 울트라 커패시터를 사용합니까?
그래핀 또는 활성탄 기반 슈퍼 커패시터는 짧은 시간 동안 고출력이 필요한 분야에서 배터리를 보완합니다. 슈퍼 커패시터는 물질에서 배터리와 매우 유사합니다. 실제로, 충전-방전 사이클과 관련된 입자 크기, 형태, 위상 및 층위, 유동 특성 및 위상 변화는 배터리와 마찬가지로 슈퍼 커패시터에 중요한 역할을 합니다. 다행히도 당사의 혁신적인 솔루션은 모두 슈퍼 커패시터의 성능을 분석하고 개선하는 데도 사용될 수 있습니다.
