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動(dòng)力裝置電池電源前傳一:鋰離子材質(zhì)框架

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放大字體  縮小字體    發(fā)布日期:2021-04-11  來源:儀器網(wǎng)  作者:Mr liao  瀏覽次數(shù):44
核心提示:近幾年全球各國對(duì) 清潔排放 的追求,使新能源汽車獲得了高速的發(fā)展,由此帶動(dòng)了鋰離子電池的飛速發(fā)展。2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)更是頒給從事鋰離子電池研究的三位科學(xué)家 美國科學(xué)家約翰 古迪納夫、英裔美國科學(xué)家斯坦利 惠廷厄姆與日本科學(xué)家吉野彰。&n

近幾年全球各國對(duì) 清潔排放 的追求,使新能源汽車獲得了高速的發(fā)展,由此帶動(dòng)了鋰離子電池的飛速發(fā)展。2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)更是頒給從事鋰離子電池研究的三位科學(xué)家 美國科學(xué)家約翰 古迪納夫、英裔美國科學(xué)家斯坦利 惠廷厄姆與日本科學(xué)家吉野彰。

 

當(dāng)前的動(dòng)力鋰離子電池包含多種關(guān)鍵性材料,無論是圓柱形、方形還是軟包電池,其結(jié)構(gòu)組成均與下圖類似。其中正極材料無論是成本還是分析項(xiàng)目,都占有較高的比重。

 

 

 

 

根據(jù)材料的不同,可將鋰離子電池分為鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳鈷錳(三元)型等,目前商品化的動(dòng)力鋰電池主要以磷酸鐵鋰和三元為主。

 

本系列將從動(dòng)力鋰電池的正極、負(fù)極、隔離膜、電解液的檢測(cè)以及電池電芯的失效分析等五個(gè)維度全面解析島津的完整解決方案與特色的應(yīng)用。

 

正極材料的完整解決方案

 

島津具備多種表征及測(cè)試設(shè)備,可幫助正極材料企業(yè)及電池企業(yè)應(yīng)對(duì)各種生產(chǎn)、質(zhì)量控制及研發(fā)的測(cè)試需求。

 

 

 

特色應(yīng)用

1、 聚集體、異物的檢測(cè)

正極材料,無論是磷酸鐵鋰還是NCM、NCA等三元材料,在材料企業(yè)的生產(chǎn)過程中或者電池企業(yè)的使用過程中,不可避免地存在著聚集體或者外來的異物。這些異物的存在,對(duì)后續(xù)電池的性能、安全可能造成潛在的巨大危害。異物的檢測(cè)有多種手段,但無論是電子顯微鏡還是X-Ray等其他的方式,都有著成本過高不能較好地適應(yīng)環(huán)境多變的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的缺點(diǎn)。

 

島津在2019年推出的新產(chǎn)品 動(dòng)態(tài)顆粒圖像分析系統(tǒng)iSpect DIA-10,其使用和維護(hù)的成本低,儀器靈敏度高且操作簡(jiǎn)單便捷,同時(shí)又具備皮實(shí)耐用等特點(diǎn),尤其適合產(chǎn)線上用于測(cè)試三元正極材料的聚集體、異物等分析。

 

 

 

2、 元素含量的檢測(cè)及其分布的表征

電子探針顯微分析儀EPMA作為有效的分析工具,廣泛應(yīng)用于鋰離子電池各種材料的研發(fā)、制造工序的質(zhì)量管理、不良解析等方面。島津的電子探針顯微分析儀EPMA-8050G具備高空間分辨率、高靈敏度及高分辨率等特點(diǎn),特別是針對(duì)超輕質(zhì)量數(shù)元素(可低至4Be)具有優(yōu)良的檢出能力。這些突出的特點(diǎn),收獲了眾多正極材料制造商的認(rèn)可。以下的案例是使用EPMA-8050G表征正極截面活性物質(zhì)、粘合劑、導(dǎo)電助劑及電解質(zhì)的分布。

 

 

正極截面整體的元素面分析

(Al:集流體;Mn+O:活性物質(zhì);F+P:電解質(zhì)支撐鹽;C+F:粘合劑;C:導(dǎo)電助劑)

 

正極截面放大后活性物質(zhì)的元素面分析

 

3、 顆粒物抗壓能力與性能關(guān)系的評(píng)價(jià)

當(dāng)前的正極材料,無論是磷酸鐵鋰還是NCM/NCA等三元材料,主流的方法都是高溫固相合成法,為了達(dá)到更佳的性能,一般來說正極材料都是具有多孔的結(jié)構(gòu)。但孔隙率也是需要控制的,否則會(huì)造成材料結(jié)構(gòu)過于疏松從而在充放電循環(huán)當(dāng)中容易坍塌。

 

島津獨(dú)特的微小壓縮試驗(yàn)機(jī)(MCT)可針對(duì)單個(gè)顆粒進(jìn)行抗壓和回彈能力學(xué)性能的測(cè)試。另外該儀器可選配電阻測(cè)量組件及溫度控制系統(tǒng),因此除獲得粒子的力學(xué)性能之外,還可以同時(shí)獲得顆粒的電阻-壓縮率關(guān)系、溫度-壓縮率關(guān)系等豐富的信息。結(jié)合BET、SEM、激光粒度儀等手段,可使獲得的正極材料顆粒物兼具更佳的性能和穩(wěn)定性。

 

 

 

 

 
關(guān)鍵詞: nbsp 材料 正極 電池 分析
 
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