Kathodenaktivmaterialien (CAM).

1. Lithium-Cobaltoxid (LiCoO₂): Hohe Energiedichte, aber kostspielig und weniger sicher.
   
2. Lithium-Eisenphosphat (LiFePO₄): Hohe Sicherheit und lange Lebensdauer, jedoch mit geringerer Energiedichte und daher ideal für Elektrofahrzeuge.
3. Lithium-Nickel-Mangan-Kobaltoxid (NMC): Ausgewogene Eigenschaften – hohe Energiedichte, stabil und kostengünstig. Weit verbreitet in Elektrofahrzeugen.
4. Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminiumoxid (NCA): Bietet eine höhere Energiedichte, geeignet für Hochleistungsanwendungen wie in Elektrofahrzeugen.
5. Lithium-Manganoxid (LiMn₂O₄): Sicher und leistungsstark, aber mit geringerer Energiedichte und kürzerer Lebensdauer. Für Nischenanwendungen.

Die am häufigsten verwendete Methode zur Synthese von Kathodenmaterialien ist die Kopräzipitation des Metallvormaterials (üblicherweise Metalloxide, -carbonate oder -hydroxide). Danach kommt die Festkörpersynthese, bei der das Metallvormaterial mit dem Li-Vormaterial gemischt und gemahlen und dann bei hohen Temperaturen (normalerweise 800–1000 °C) in einer kontrollierten Atmosphäre kalziniert wird, um die gewünschte Kristallphase zu erzielen. Das kalziniere Material wird dann bis auf die gewünschte Partikelgröße gemahlen. Der Prozess ist schematisch in der Abbildung rechts dargestellt.

Kathodenmaterialien, z. B. NCA und NMC, an denen derzeit Interesse besteht, werden durch Kopräzipitation von Übergangsmetallhydroxid-Vorläufermaterialien und anschließender Kalzinierung (Lithiierung und Oxidation) mit einer Lithiumverbindung hergestellt.

Unsere morphologischen, strukturellen und elementaren Erkenntnisse unterstützen Sie bei der:

• Optimierung von Prozessparametern
• Gewährleistung gleichbleibender Qualität
• Senkung der Produktionskosten

Um die Syntheseparameter in Echtzeit zu überwachen und zu steuern und die Qualität synthetisierter CAMs zu optimieren, bieten wir eine Reihe von analytischen Lösungen für Partikelgröße und -form, Elementarzusammensetzung sowie kristalline Qualität und Defekte. Darüber hinaus können Sie mit unseren Lösungen auch sicherstellen, dass das genutzte Vormaterial die gewünschten Eigenschaften aufweist.

Die Qualität und der Durchsatz der Kathodenmaterialien können durch Messung und Prüfung der folgenden Parameter optimiert werden:

• Größe und Form von Partikeln
• Kristallphase und Kristalldefekte (Kationenmischung, Kristallitgröße oder Grad der Graphitisierung)
• Elementzusammensetzung und Verunreinigungen (Ni, Co, Mn)

Ob Sie Ihre eigenen aktiven Materialien herstellen oder sie von Lieferanten kaufen – Partikelgröße und -form sind die bestimmenden Parameter, und das nicht nur für die Batterieleistung, sondern auch für den unterbrechungsfreien Produktionsprozess mit hoher Kapazität. 

Die Partikelgröße und -form bestimmen die Produktionsausbeute von Vorläufermaterialien, die Rheologie der Elektrodenpaste, die Packungsdichte/Porosität der Elektrodenbeschichtung und letztendlich die Leistung der Batterie. 

Die beste Möglichkeit, diese zu messen, ist eine Kombination aus Laserbeugung und automatisierter optischer Bildgebung.

Mastersizer 3000+

Daten für Ergebnisse, denen Sie vertrauen können

Die Mastersizer-Serie von Partikelgrößenanalysatoren mit Laserbeugung setzt den Standard für schnelle, genaue Partikelgrößenverteilungen. Dank des weiten Größenbereichs und der erstklassigen Genauigkeit ist der Mastersizer 3000+ genau das Gerät, das Sie für die CAM-Partikelgrößenmessung benötigen. Und sollten Sie unerwartete Ergebnisse bei Ihrer Probe erhalten, stehen Ihnen die Data Guidance-Tools für weitere Untersuchungen zur Verfügung. 

Dank der Flexibilität, Benutzerfreundlichkeit und des Hydro Insight-Zubehörs für die dynamische Bildgebung ist der Mastersizer die erste Wahl für die Partikelgrößenbestimmung.

Die Qualität der Kristallphase ist ein weiterer kritischer Parameter, der die Leistung von Batteriematerialien wie spezifische Energie und Entladerate oder Kapazität bestimmt. 

Für Kathodenaktivmaterialien sind die Kationenmischung und die Kristallitgröße wichtige Parameter. Die Kristallitgröße kann auch eine Vorstellung über die Partikelgröße nano-kristalliner aktiver Materialien wie der silikonbasierten Anode geben. 

Insbesondere bei der Arbeit mit Kathodenmaterialien mit Einzelkristallen ist die Messung der Kristallitgröße noch zentraler.

Aeris

Die Zukunft ist kompakt

Aeris XRD kann Anoden- und Kathodenmaterialien in nur wenigen Minuten analysieren, um Qualitätsparameter wie die Kristallitgröße, die Kationenmischung, den Grad der Graphitisierung und den Orientierungsindex auszugeben. 

Ein kompaktes Plug-and-Play-RFA-System mit industrieller Robustheit und Sicherheit. Es kann außerdem einfach über eine Band- oder Roboterautomatisierung in den Prozess integriert werden.

Für Kathodenaktivmaterial und ihre Vorläufermaterialien ist eine korrekte Elementzusammensetzung ebenso wichtig. Ebenso wichtig sind die Dotier- und Verunreinigungskonzentrationen sowohl für die Kathoden- als auch für die Anodenmaterialien. 

ICP ist eine gängige Methode zur Messung der Elementzusammensetzung, jedoch auch teuer und zeitaufwendig und beinhaltet gefährliche Chemikalien. Mit Röntgenfluoreszenz (X-Ray Fluorescence, XRF) können die meisten dieser Materialien relativ einfach analysiert werden.

Revontium

Kompakte Brillanz, leistungsstarke Analyse, unendliche Möglichkeiten

Revontium ist ein kompakter Röntgenfluoreszenz-Analysator (RFA), der hochwertige Elementaranalysen in einem kompakten Tischformat liefert. Er verbindet die Leistung eines RFA-Standgeräts und die Vielseitigkeit von Tischgeräten.

Ein kompakter Röntgenfluoreszenz-Analysator bietet einen geringeren physischen und ökologischen Fußabdruck. Die Betriebskosten können aufgrund des geringeren Bedarfs an Verbrauchsmaterialien, der umfangreichen Probenvorbereitung und der Wartung um mehr als 25 % gesenkt werden.

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