電池は、携帯電話、ノートパソコン、コードレス電動工具など、日常的に用いるモバイルデバイスに不可欠なコンポーネントです。 また、数年内に自動車メーカーが石油燃料から撤退することにより、電池が自動車の新しいエネルギー源になります。 

亜鉛炭素電池やアルカリ電池などの一次電池(非充電式)は、世界中で最も主流で普及している技術です。アルカリ電池は国によっては電池市場の 40% ~ 80% を占めています。 しかし、Li イオン技術などの二次電池(充電式)は、電気自動車の利用、再生可能なエネルギーの貯蔵、モバイル電子機器の継続的な成長に必須であり、最大の成長分野を代表しています。 

 

リチウムイオンや他の二次電池技術は急速に発展しており、将来の需要を満たすためにさらに成熟しています。 用途の求めに応じて、電池は充電時間を短く、サイクル寿命を長く、容量を最大化するよう開発することができます。より軽く、よりパワフルで長持ちする電池が待ち望まれています。 そのためには、電池の特性に加えて、材料の構造、特性、加工、性能の重要な関係について根本的な理解が必要です。 Malvern Panalytical は、特性評価ソリューションと応用の専門知識を有しており、この複雑な関係を理解し、世界中の研究者とメーカーが電池材料と電池を最適化できるよう支援します。 

電池材料

粒子サイズ粒子形状、純度は、電池に用いられる材料にとって重要なパラメータです。 粒子サイズ分布は、通常レーザ回折で測定されます。レーザ回折は、この分野の粒子サイズ分析に最も広く用いられています。ただし、ナノスケールの粒子には、動的光散乱(DLS)の方が適切な場合があります。 電極粒子(1 つの粒子は多くの場合複数の微結晶からなる)の微結晶サイズを測定するには、一般敵に X 線回折が使用されます。 粒子形状分析では、自動画像解析が有用なツールとなります。このツールにより、電極内のパッキング挙動と電池スラリーの粘度に影響する粒子形状分布に関する情報を得ることができます。

ポリマーも、電池の結合剤や隔離材として広く用いられています。多くの場合、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を使用して、物理的特性に影響を与えるこれらの材料の分子量分子構造を決定します。

電極粒子の化学的純度も非常に重要であり、蛍光 X 線(XRF)分光法(元素純度)、または鉱物学/相純度用の X 線回折(XRD)で測定できます。 

電池製造

一定の品質で電池を製造するには、コンポーネントの慎重な混合とコーティングが必要です。 弊社のレオメーターは、スラリーの粘度を最適化して、最適な安定性、コーティング、経時的性能を達成するために使用されています。 X 線法を使用すると、電極粒子の均一性と目的の配向性を確認することができます。これらは電気化学的性能にとって非常に重要です。 さらに、弊社独自の硬 X 線ソリューションを使用すると、XRD 透過測定が可能になり、充放電サイクル中に機能しているパウチ型電池および角柱電池を観察し、カソードとアノードの Li 取り込みを追跡することができます。 

新電池材料

学術研究者は、弊社が提供する一連の特性評価ツールにより、新しい電池材料を合成することができ、機能中の電池を電池温度の関数としても評価できます。 X 線測定を使用して、機能中の試験電池の電気的特性評価を補完します。これらの効果を結晶学的変化と関連付けます。  弊社のソリューションは、代替カソードとアノードの材料に取り組む研究者よって広く使用されています。 

故障解析とリサイクル

電池の故障は、人を負傷させたり、ブランドの評判に影響を与えたりする恐れがあるため、最近の Li イオン電池の安全に関する事故により、電池製造者や電池技術を使用したデバイスのメーカーの間で懸念が高まっています。  弊社のツールを使用すると、電池をパッケージから出す前でも、故障した電池を分析できます。 

Li イオン電池の使用は増加が見込まれており、今後数年の内に、リサイクルが重要な課題となります。 弊社のツールを使用すると、分解する前に電池内の材料を特定することができます。 分解後は、電池廃棄物を有用な部分に分ける効率的なプロセスの決定を支援します。 

マスターサイザー 3000

モフォロギシリーズ

Empyreanシリーズ

Aeris Researchエディション

Epsilon 4

マスターサイザー 3000

革新の技術を注ぎ込んだレーザ回折式粒度分布測定

モフォロギシリーズ

自動画像解析による高度な粒子特性評価

Empyreanシリーズ

分析ニーズに対応する多目的ソリューション

Aeris Researchエディション

汎用の位相解析

Epsilon 4

高速で正確なアットラインの元素分析

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測定タイプ Particle size Particle shape, Particle size, Chemical identification 3D structure / imaging, Contaminant detection and analysis, Crystal structure determination, Epitaxy analysis, Interface roughness, Particle shape, Particle size, Phase identification, Phase quantification Phase identification, Phase quantification, Crystal structure determination Elemental analysis, Elemental quantification, Contaminant detection and analysis