鋰電池材料粒度分布測試應用方案

 隨著電動汽車、便攜式電子設備和工具對電池能量密度和功率密度的要求不斷提高，電池性能的持續改進成為研究的重點。

大家希望電池的充放電容量越來越大，而電池的體積則越來越小，要想做到這一點，有很多方案可以選擇，比如控制材料的振實密度，在眾多影響粉體的振實密度因素中，顆粒的粒度分布扮演著至關重要的角色。本文將探討為何粒度檢測對于電池性能至關重要，并介紹如何使用激光粒度儀進行有效的分析。

高振實密度提升鋰硫電池體積和質量能量密度

石墨粒度檢測的重要性

研究表明，石墨顆粒大小及分布對電池多個方面有著重要影響：

電化學性能：較細小且均勻分布的石墨顆粒可以提供更好的充放電特性、更高的庫侖效率以及更優異的能量效率。然而，過小的顆粒可能會導致不良效應如增加了鋰沉積的可能性，進而降低電池性能并增加安全風險。

快速充電能力：對于需要快速充電的應用場景來說，優化石墨粒子的設計（例如通過球化處理）可以顯著改善鋰離子插入速率，從而提升整體電池性能。

長期穩定性：隨著使用時間的增長，石墨顆粒會發生膨脹現象，這可能導致電池內部結構變化，影響到長期穩定性和循環壽命。

制造過程中的考慮：采用多層結構或特定的粒徑組合策略有助于構建更有效的孔隙網絡，從而降低離子電阻，促進鋰離子擴散，進一步增強了電池的快充能力和循環穩定性。

綜上所述，準確控制石墨顆粒尺寸及其分布不僅是提高鋰離子電池性能的關鍵因素之一，也是確保這些設備安全可靠運行的基礎。因此，在電池生產過程中進行嚴格的石墨粒度檢測顯得尤為重要。

針對鋰電行業用戶需求，我們制定了一系列實驗方案，如下。

設備信息

設備名稱：靜態激光粒度分析儀ANALYSETTE 22 NeXT

設備廠家：德國飛馳(FRITSCH)

測量參數

測量時間：＜1min

顆粒折射率：1.8

吸光系數：1

液體折射率：1.33

樣品準備：

取約0.1g石墨樣品加入10mL純水中，水中添加1-2滴稀釋后的Dusazin901分散劑，攪拌均勻后放入超聲波盒預分散3min，保證液體表面無漂浮顆粒后，將樣品放到A22NeXT激光粒度儀的分散池中開始測量。

測試結果

峰形圖（圖1）：

圖1：石墨樣品一次進樣6次粒徑分布圖

測試數據（圖2）：

石墨樣品一次進樣6次數據表

如圖1、2所示，樣品呈單峰分布，峰形較窄，圖中為6次測試結果，重現性較好，CV值均＜1%，遠優于最新ISO 13320（2020）的標準。

ANALYSETTE 22 NeXT粒度儀的優點：

①激光粒度分析儀測量范圍廣：0.01-3800um，可以濕法檢測懸浮液、粉末也可以干法檢測粉末顆粒。

②能夠分析體積分布、數量分布等多種數據形式；

③對于一線檢測工人來說上手快，操作簡單，不同人員操作測試數據都很穩定，重復性高，測量時間短、效率高。

④設備光路系統采用全封閉設計，儀器維護簡單，無須任何工具，易于清洗。

⑤適用領域廣：醫藥醫美、礦物分析、粉末冶金、生物醫學、化學工業、食品工業、新能源行業等。

綜上所述，粒度檢測不僅有助于理解電池材料的物理特性，還能指導電池設計和制造過程中的材料選擇和工藝優化，從而提升電池的整體性能和安全性。因此，粒度檢測在鋰離子電池的研究和開發中具有重要作用。