Dans le monde entier, les batteries sont au cœur d'innovations révolutionnaires. On les retrouve aussi bien dans les appareils mobiles intelligents, dans les voitures électriques propres, dans les solutions intelligentes de gestion de l'énergie ou dans les systèmes de stockage d'énergie de masse pour compléter les énergies éolienne et solaire. Il est donc essentiel qu'elles fonctionnent aussi efficacement que possible et que les chercheurs et développeurs de batteries puissent continuer à développer des solutions pour améliorer encore davantage ces performances.

Que vous soyez associé à la recherche sur les batteries ou au développement des batteries, nos solutions d'analyse peuvent vous aider à obtenir des performances élevées plus rapidement et plus facilement. Des batteries lithium-ion aux technologies émergentes, telles que les sodium-ion, lithium-soufre, zinc-air ou les modifications à base de graphène, nos solutions vous aideront à optimiser vos matériaux pour obtenir la meilleure qualité de batterie. Elles peuvent également être utilisées pour les supercondensateurs graphène, qui peuvent compléter les batteries dans les applications nécessitant une puissance élevée de courte durée. 

En optimisant des facteurs tels que les matériaux d'électrode et les slurry grâce à nos solutions, vous pouvez obtenir des niveaux de performances optimaux et contribuer ainsi à la mise en œuvre des innovations qui créeront un monde plus durable et plus connecté.

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

Comment optimiser le slurry d'électrode et garantir sa stabilité ?

Le slurry de batterie comporte de nombreux composants : le matériau de l'électrode, le carbone ou le graphène, le liant polymère et le solvant. Leur structure interconnectée joue un rôle important dans la qualité des revêtements des électrodes. Bien que la taille et la forme des particules aient une influence sur la densité et la porosité des revêtements, un autre facteur important à considérer est le potentiel zêta. Le potentiel zêta des particules d'électrode dans le slurry détermine si les particules sont sujettes à l'agrégation.
 
Les particules à fort potentiel zêta repousseront la formation d'une dispersion stable, tandis qu'un faible potentiel zêta entraînera une agrégation de particules. Ceci, en retour, entraîne une non-uniformité du revêtement de l'électrode, diminuant alors les performances de la batterie. Le potentiel zêta affecte également la mouillabilité de la surface métallique. Notre Zetasizer peut vous aider à optimiser le potentiel zêta afin d’améliorer la qualité de vos revêtements d'électrodes, avec une précision, une répétabilité et une homogénéité exceptionnelles.

Comment puis-je améliorer les performances des batteries avec le graphène ?

Dans l'industrie de la batterie, le graphène est connu pour améliorer les performances des matériaux de cathode et d'anode en fournissant un réseau de conduction électronique. Lors de la modification du matériau de cathode avec le graphène, le potentiel zêta peut avoir une incidence significative sur l'interaction entre le graphène et les particules de cathode au lithium. 
 
Pour vous aider à surveiller ce phénomène et en vue de rendre votre amélioration du graphène aussi efficace que possible, notre système Zetasizer peut analyser le potentiel zêta des particules de graphène et de cathode. Il peut également vous aider à ajuster les valeurs de pH pour une interaction optimale. Ainsi, l'utilisation du graphène ajoute une valeur maximale aux performances de votre batterie.

Vous travaillez avec des supercondensateurs et des ultracondensateurs ?

Les supercondensateurs basés sur le graphène ou le charbon actif complètent les batteries dans des applications nécessitant une puissance élevée de courte durée. Les supercondensateurs sont très similaires aux batteries en termes de matériaux. En effet, la taille des particules, la morphologie, les phases et les intercouches, la rhéologie et les changements de phase associés aux cycles de charge/décharge jouent un rôle tout aussi important pour les supercondensateurs que pour les batteries. Et, fort heureusement, nos solutions innovantes peuvent également être utilisées pour analyser et améliorer les performances des supercondensateurs.

Nos solutions

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