Em todo o mundo, as baterias estão no centro das inovações revolucionárias, seja em dispositivos móveis inteligentes, em carros elétricos não poluentes, em soluções inteligentes de gerenciamento de energia ou em sistemas de armazenamento de energia em massa para complementação da energia eólica e solar. Por isso, é vital que elas tenham o melhor desempenho possível e que pesquisadores e desenvolvedores de baterias possam continuar desenvolvendo soluções que melhorem ainda mais esse desempenho.

Nossas soluções analíticas podem ajudar você a alcançar alto desempenho com mais rapidez e mais facilidade, tanto no campo da pesquisa quanto no de desenvolvimento de baterias. Elas ajudarão você a otimizar os seus materiais para que alcancem a mais alta qualidade das baterias, desde as baterias de íon de lítio até às tecnologias emergentes, como íon de sódio, lítio-enxofre, zinco-ar ou modificações baseadas em grafeno. Nossas soluções também podem ser usadas por supercapacitores de grafeno, que podem suplementar baterias em aplicações que demandam alta potência por um curto período de tempo. 

Ao otimizar fatores, como a pasta e o material dos eletrodos com as nossas soluções, você poderá alcançar o mais alto desempenho da bateria, além de ajudar a possibilitar inovações que estão construindo um mundo mais conectado e mais sustentável.

How can I ensure the quality of my electrode materials?

Electrode material quality is influenced by several factors, all of which our solutions can help with: 

Particle size: Electrode material particle size plays an important role in battery performance. Particle size variation must usually be regularly measured and optimized to maintain consistent battery performance – ideally, over the course of the production process. 
Based on laser diffraction, our Mastersizer 3000 offers the easiest, most accurate way of measuring cathode and anode material particle sizes. And, for industrial process environments, it can be replaced by our Insitec on-line particle size analyzer to provide real-time data for process control.

Particle shape: Particle shape in battery electrode materials holds the key to unlocking any given material’s potential to produce the best-performing battery. Specifically, particle shape affects slurry rheology, as well as the packing density, porosity, and uniformity of electrode coatings.  
Accordingly, to achieve the highest levels of battery performance, manufacturers must be able to analyze and optimize particle morphology. Our Morphologi 4 optical imaging tool can analyze the size and shape of statistically relevant ensembles of particles in just a few minutes, to empower you with all the critical information you need to optimize your battery slurry.

Crystalline Phase: Crystalline phase defines the structure of materials at atomic scale – the scale at which ionic or electronic transport happens or is hindered. Crystalline phase composition defines the overall electrode material quality and its suitability for the battery cell manufacturing. X-ray diffraction is the technique of choice when it comes to the analysis of crystalline phases. 

Aeris compact X-ray diffractometer, an easy to use instrument with superb data quality, can be used for accurate analysis of:

  • Crystalline phase composition and presence of any residual reactants (optimization of calcination process)
  • Crystallite size (related to the primary particle size)
  • Degree of graphitization in synthetic anode graphite
 
Chemical composition and impurities: X-ray fluorescence is an alternative technique to ICP to analyze chemical composition and impurities from few ppm up to 100% levels. For major elements at few % levels, XRF provides a simpler and more accurate way of measuring elemental composition than ICP as it does not require any sample dilution or acid digestion. Many leading battery companies use our benchtop E4 XRF or Zetium WDXRF to analyse cathode and pre-cursor materials.

Solutions for electrode quality control

Como posso otimizar a pasta do eletrodo e garantir a sua estabilidade?

A pasta tem muitos componentes: material do eletrodo, carbono ou grafeno, polímero aglutinante e solvente, e sua estrutura interconectada desempenha um papel importante na qualidade dos revestimentos do eletrodo. Embora o tamanho e o formato das partículas influenciem na densidade e na porosidade do acondicionamento dos revestimentos, outro fator importante a ser levado em consideração é o potencial zeta. O potencial zeta das partículas do eletrodo na pasta determina se as partículas serão propensas a agregação.
 
Partículas com alto potencial zeta repelem-se para formar uma dispersão estável, ao passo que aquelas com baixo potencial zeta resultam em agregação das partículas. Isso, por sua vez, leva à não uniformidade no revestimento do eletrodo, o que resulta em diminuição do desempenho da bateria. O potencial zeta também influencia a molhabilidade da superfície metálica. O nosso Zetasizer pode ajudar você a otimizar o potencial zeta para melhorar a qualidade dos revestimentos do seu eletrodo, com excelente precisão, repetibilidade e consistência.

Como posso usar o grafeno para melhorar o desempenho da bateria?

Na indústria de baterias, o grafeno é conhecido por melhorar o desempenho dos materiais do cátodo e do ânodo, fornecendo uma rede de condução eletrônica. Com o uso de grafeno para modificar o material do cátodo, o potencial zeta pode afetar significativamente a maneira como as partículas de grafeno e de lítio do cátodo interagem. 
 
Para ajudar você a monitorar essa questão, a fim de que o aprimoramento por meio de grafeno seja o mais eficaz possível, nosso Zetasizer consegue analisar o potencial zeta das partículas do cátodo e de grafeno. Ele também pode ajudar você a ajustar os valores de pH para uma interação ideal, de modo que o uso de um grafeno agregue valor máximo ao desempenho da sua bateria.

Trabalhando com supercapacitores e ultracapacitores?

Os supercapacitores baseados em carbono ativado ou em grafeno complementam as baterias em aplicações que precisam de alta potência por um curto período de tempo. Os supercapacitores são muito semelhantes às baterias quanto ao material. De fato, o tamanho das partículas, a morfologia, as fases, as camadas, a reologia e as alterações de fase relacionados aos ciclos de carga e descarga desempenham uma função igualmente importante tanto para os supercapacitores quanto para as baterias. E, felizmente, nossas soluções inovadoras também podem ser usadas para analisar e melhorar o desempenho dos supercapacitores.

As nossas soluções

Expert solutions in baterias e supercapacitores. Contact us to discuss your challenges.
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