Precursores de cátodo

Otimize seus precursores de cátodo em tempo real

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Materiais de cátodo típicos, como NCA e NMC, são produzidos por meio de coprecipitação de materiais precursores de hidróxido de metais de transição, seguidos de calcinação (litiação e oxidação) com um composto de lítio. A coprecipitação é um processo lento, que começa pela nucleação, segue para o crescimento de partículas primárias e, por fim, chega à aglomeração de partículas secundárias maiores. O processo todo pode levar de 20 a 40 horas, dependendo da eficiência do processo. 
 
A eficiência da coprecipitação é afetada por muitos parâmetros, incluindo a composição da pasta, o pH, a temperatura e a velocidade de agitação. A otimização desses parâmetros desempenha um papel fundamental na qualidade e produtividades dos materiais precursores de cátodo nas baterias. Para monitorar e controlar esses parâmetros em tempo real, a fim de melhorar a eficiência do processo de coprecipitação, oferecemos uma gama de soluções analíticas. Além disso, nossas soluções também podem ajudar você a garantir que seu material precursor tenha as propriedades desejadas.

Como posso otimizar os materiais precursores do meu cátodo?

Vathode precursor infogram.png

A qualidade e a produtividade do precursor do cátodo podem ser otimizadas com a medição e o controle dos seguintes parâmetros: 

Tamanho das partículas: as partículas do precursor fazem nucleação, crescem e, então, se aglomeram para formar partículas secundárias maiores. Para garantir a mais alta eficiência de produção, essas partículas devem superar seu tamanho-alvo no menor tempo possível. Portanto, a medição do tamanho das partículas durante o tempo de evolução do precursor é uma maneira importante de ajustar os parâmetros do processo em um reator fluidizado.

Nosso analisador de tamanho das partículas online Insitec automatizado é ideal para a realização dessas medições em um ambiente de produção, fornecendo análise em tempo real em intervalos de poucos segundos. Usando um loop de feedbacks, essas informações podem ser usadas para ajustar parâmetros, como pH, temperatura ou velocidade de agitação. Além disso, ele também pode garantir a sinergia com fluxos de processo de fabricação inteligente. Isso proporciona altos retornos: normalmente, uma fábrica de produção de cátodos que produz 1.000 kg de material de cátodo por dia pode economizar até US$ 200.000 por ano ao analisar o tamanho das partículas da pasta precursora com o Insitec.

O nosso Mastersizer 3000 também pode ser usado para medir com precisão a distribuição do tamanho das partículas para fins de controle de qualidade, inclusive no laboratório.

Cathode precursor 2.png

Formato das partículas: o formato das partículas desempenha um papel importante na formação de partículas secundárias estáveis, podendo influenciar significativamente o rendimento do precursor (densidade compactada), além da qualidade do material do cátodo final. Por exemplo, partículas alongadas são mais propensas a se quebrarem e se dissolverem novamente em uma pasta agitada em alta velocidade.

Para possibilitar que os fabricantes analisem e otimizem o formato das partículas, nossa ferramenta de geração de imagens ópticas Morphologi 4 pode ser usada para medir parâmetros como circularidade, relação alongamento/aspecto, diâmetro equivalente circular (CE) e transparência, com sua análise de imagem totalmente automatizada.

Cathode precursor 3.png

Composição química elementar e impurezas: para alcançar a composição química ideal nos materiais do cátodo final, ela deve ser controlada, primeiro, no nível do precursor. A fluorescência de raios X (FRX), que pode analisar composição química elementar e impurezas, desde algumas partes por milhão (ppm) até 100%, é a melhor técnica para analisar a composição química elementar.

Especificamente, a FRX oferece uma forma mais simples e mais precisa de medir a composição química elementar do que a espectrometria de massa de plasma por acoplamento indutivo (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 EDXRF ou Zetium WDXRF para analisar a composição dos materiais do cátodo e do precursor.

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 do precursor pode fornecer uma indicação antecipada da qualidade do material do cátodo final. Para analisar com precisão a composição da fase cristalina de materiais precursores do cátodo, os fabricantes podem usar o nosso difratômetro de raios X compacto Aeris, um instrumento fácil de usar com uma incrível qualidade de dados.

Potencial zeta: a solução de precipitação de partículas do precursor do cátodo utiliza a interação de partículas primárias (de 50-100 nm) para formar partículas secundárias maiores (de 10-20 µm). O potencial zeta pode ser usado para a análise e o ajuste dos valores de pH e temperatura de forma a otimizar essas interações. Nosso Zetasizer mede com precisão o potencial zeta, podendo, também, complementar sua pesquisa e seu desenvolvimento sobre a síntese do precursor.

As nossas soluções

Linha Insitec

Analisador online de tamanho das partículas
Linha Insitec

Mastersizer 3000

Analisador de tamanho das partículas líder do setor
Mastersizer 3000

Aeris

DRX compacto para análise de fase cristalina
Aeris

Morphologi 4

Análise do formato das partículas com alta precisão estatística
Morphologi 4

Empyrean

Plataforma de DRX para análise de SAXS e análise in-situ
Empyrean

Epsilon 4

FRX de bancada para análise química elementar da composição de materiais de cátodo
Epsilon 4

Zetium

WDXRF para fácil análise química elementar e de impurezas de alta sensibilidade e produtividade
Zetium

Linha Zetasizer

Análise de potencial zeta e de nanopartículas
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