양극 활성 물질(CAM)

1. 리튬코발트산화물(LiCoO2): 에너지 밀도가 높지만 비용이 크고 안전성이 떨어집니다.
   
2. 리튬철인산염 (LiFePO₄): 안전성이 뛰어나고 주기 수명이 길지만 에너지 밀도가 낮아 전기 자동차 제작에 이상적입니다.
3. 리튬니켈망간코발트산화물(NMC): 높은 에너지 밀도, 안정성 및 비용 효율성을 고루 갖추어 전기 자동차 분야에서 널리 사용됩니다.
4. 리튬니켈코발트알루미늄산화물 (NCA): 에너지 밀도가 높아 전기 자동차와 같은 고성능 응용 분야에 적합합니다.
5. 리튬망간산화물(LiMn₂O₄): 안전하고 전력이 높지만 에너지 밀도가 낮고 수명이 짧아 매우 특수한 응용 분야에 사용됩니다.

양극 소재를 합성하는 가장 일반적인 방법은 금속 전구체(일반적으로 금속 산화물, 탄산염 또는 수산화물)를 공침시킨 다음, 고체 상태 합성을 하는 것입니다. 고체 상태 합성에서는 금속 전구체를 Li 전구체와 함께 혼합하고 분쇄한 다음, 제어된 분위기에서 고온(일반적으로 800~1,000°C)에서 소성하여 원하는 결정상을 형성합니다. 형성된 하소 물질은 이후 원하는 입자 크기로 분쇄합니다. 오른쪽 그림에 이러한 과정이 개략적으로 설명되어 있습니다.

NCA 및 NMC와 같이 현재 관심 있는 양극 물질의 경우 전이 금속 수산화물 전구체의 공침을 거쳐 리튬 화합물을 사용한 하소(리튬치환반응 및 산화)를 통해 생산됩니다.

당사의 형태학적, 구조적 및 원소 통찰력은 다음과 같은 이점을 제공합니다.

• 공정 매개 변수 최적화
• 일관된 품질 보장
• 생산 비용 절감

Malvern Panalytical은 합성 매개변수를 실시간으로 모니터링 및 제어하고 합성 CAM의 품질을 최적화하기 위해 입자 크기와 입자 형상, 원소 조성 및 결정질 품질 및 결함에 대한 다양한 분석 솔루션을 제공합니다. 또한 이러한 솔루션은 사용되는 전구체 물질이 원하는 특성을 갖도록 지원합니다.

양극 재료 품질 및 처리량은 다음 매개변수를 측정 및 제어하여 최적화할 수 있습니다.

• 입자 크기와 형상
• 결정상 및 결정 결함(양이온 혼합, 결정질 크기, 흑연화 정도)
• 원소 조성 및 불순물(니켈, 코발트, 망간)

활성 물질을 직접 생산하든 공급업체에서 구매하든, 입자 크기와 입자 형상은 배터리 성능뿐만 아니라 중단 없는 고수율 생산 공정을 결정하는 매개변수입니다. 

입자 크기와 형상은 전구체 물질의 생산 수율, 전극 슬러리의 유변학, 전극 코팅의 패킹 밀도/다공성, 궁극적으로 배터리의 성능을 좌우합니다. 

레이저 회절과 자동 광학 이미징을 조합하여 측정하는 것이 가장 좋은 방법입니다.

Mastersizer 3000+

신뢰성 있는 결과에 필요한 데이터 제공

Mastersizer 레이저 회절 입도 분석기 제품군은 빠르고 정확한 입도 분석의 표준입니다. 넓은 크기 측정 범위와 동급 최고의 정확도를 갖춘 Mastersizer 3000+는 CAM 입도 분석에 반드시 필요한 장비입니다. 샘플에서 예기치 않은 결과가 도출되면 추가 조사를 위한 데이터 안내 도구를 사용할 수 있습니다. 

유연성, 사용 편의성 및 동적 이미징을 위한 Hydro Insight 액세서리를 추가한 Mastersizer는 입자 크기 측정 및 관련 분야에서 최고의 선택입니다.

결정상의 품질은 특정 에너지 및 방전 속도 또는 용량과 같은 배터리 소재의 성능을 좌우하는 또 다른 중요한 매개변수입니다. 

양극 활성 물질의 경우 양이온 혼합 및 결정질 크기가 주요 관심 매개변수가 됩니다. 또한 결정질 크기는 실리콘 기반 양극과 같은 나노 결정 활성 물질의 입자 크기에 대한 아이디어를 제공할 수 있습니다. 

단결정 양극 물질에 대한 연구를 하는 경우 결정질 크기의 측정이 훨씬 더 중요해집니다.

Aeris

콤팩트한 미래

Aeris XRD는 단 몇 분 만에 양극 및 양극 물질을 분석하여 결정질 크기, 양이온 혼합, 흑연화 정도 및 방향 지수와 같은 유의미한 매개변수를 제공할 수 있습니다. 

산업용으로 적합한 견고성과 안전성을 갖춘 콤팩트한 플러그 앤 플레이 XRD 시스템입니다. 또한 벨트 또는 로봇 자동화로 공정에 쉽게 통합할 수 있습니다.

양극 활성 물질 및 그 전구체의 경우 올바른 원소 조성을 갖는 것이 매우 중요합니다. 또한 양극과 양극 물질 모두의 도펀트(dopant)와 불순물 농도도 중요합니다. 

ICP는 원소 조성을 측정하는 일반적인 방법이지만 비용이 많이 들고 시간이 오래 걸리며 유해 화학 물질을 사용합니다. X선 형광원소분석기(XRF)를 사용하여 이러한 물질 대부분을 비교적 쉽게 분석할 수 있습니다.

Revontium

뛰어난 성능, 강력한 분석, 무한한 가능성을 갖춘 콤팩트 XRF

Revontium은 고품질의 원소 분석을 제공하는 콤팩트형 X선 형광(XRF)원소 분석기입니다. 플로어 스탠딩 XRF의 성능과 기존 탁상형 XRF 기기의 장점을 결합하였습니다.

콤팩트 XRF이므로 물리적 면적을 적게 차지하고, 주변 환경에 미치는 영향도 적습니다. 소모품의 필요성이 낮고, 광범위한 샘플 준비 및 유지 관리가 줄어들어 소유 유지 비용을 25% 이상 절감할 수 있습니다.

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