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.

Como posso garantir a qualidade dos materiais do meu eletrodo?

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A qualidade do material do eletrodo é influenciada por diversos fatores, todos os quais podem ser aprimorados por nossas soluções como o:

Tamanho das partículas: o tamanho das partículas do material do eletrodo desempenha uma função importante no desempenho da bateria. Geralmente, a variação do tamanho das partículas deve ser medida e otimizada regularmente para que se mantenha um desempenho consistente da bateria, preferencialmente no transcorrer do processo de produção.
Com base na difração a laser, o nosso Mastersizer 3000 oferece a maneira mais fácil e mais precisa de se medir os tamanhos das partículas dos materiais do cátodo e do ânodo. E, para ambientes de processos industriais, ele pode ser substituído pelo nosso analisador de tamanho das partículas on-line Insitec, que fornece dados em tempo real para controle de processos.

Formato das partículas: o formato das partículas dos materiais do eletrodo da bateria é o fator crucial para que qualquer material tenha o potencial de produzir a bateria com o melhor desempenho. Especificamente, o formato das partículas afeta a reologia da pasta e a densidade do acondicionamento, além da porosidade e da uniformidade dos revestimentos do eletrodo. 
Assim, para alcançar os mais altos níveis de desempenho da bateria, os fabricantes devem ser capazes de analisar e otimizar a morfologia das partículas. Nossa ferramenta de geração de imagens ópticas Morphologi 4 é capaz de analisar o tamanho e o formato de grupos de partículas estatisticamente relevantes em apenas alguns minutos, fornecendo todas as informações críticas de que você precisa para otimizar sua pasta de bateria.

Fase cristalina: a fase cristalina se refere à estrutura dos materiais em escala atômica, que é a escala na qual o transporte iônico ou eletrônico acontece ou é prejudicado. A composição da fase cristalina influencia a qualidade geral do material do eletrodo e sua adequação para a fabricação de células da bateria. E, quando se trata de análises da fase cristalina, a difração de raios X (DRX) é a técnica escolhida. 

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O nosso difratômetro de Raios X compacto Aeris, um instrumento fácil de usar com uma incrível qualidade de dados, pode ser utilizado para analisar com precisão:

  • A composição da fase cristalina e a presença de quaisquer reagentes residuais (para otimizar o processo de calcinação)
  • O tamanho do cristalito (relacionado ao tamanho da partícula primária)
  • O grau de grafitização no grafite do ânodo sintético

   
Composição química elementar e impurezas: a detecção rotineira de impurezas e de alterações na composição química elementar dos materiais do cátodo e do ânodo é essencial para garantir a qualidade da bateria. A fluorescência de raios X (FRX) é uma alternativa à espectroscopia de plasma por acoplamento indutivo (ICP), podendo analisar essas impurezas e alterações na composição química elementar em apenas alguns ppm ou em até 100%. 

De fato, para os principais elementos a baixos níveis de porcentagem, a FRX oferece uma forma mais simples e mais precisa de medir a composição química elementar do que a ICP, pois não requer qualquer diluição da amostra ou digestão de ácido. Muitas empresas de bateria líderes de mercado utilizam nossos espectrômetros de bancada Epsilon 4 XRF ou Zetium WDXRF para analisar os materiais do cátodo e do precursor. 

 

 

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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