世界中で、電池は革命的革新の中心にあります。電池は、スマートモバイルデバイス、無公害の電気自動車、インテリジェントな電力管理ソリューション、または風力/太陽光発電を補完する大容量エネルギー貯蔵システムなどで使用されています。 このため、電池は可能な限り効率的であることが重要です。電池研究者や開発者は、電池性能をさらに向上させる方法を開発し続けています。

お客様が電池の研究や開発に関連しているかどうかにかかわらず、当社の分析ソリューションを使用すれば、すばやく簡単に高性能を達成することができます。 リチウムイオン電池から新たな技術(Naイオン、リチウム硫黄、空気亜鉛、またはグラフェンベースの新素材など)まで、材料を最適化して、最高品質の電池を開発することができます。 短時間で高出力が必要な用途で電池を保管できるグラフェンスーパーコンデンサにも使用可能です。 

当社のソリューションで電極材やスラリーなどの要素を最適化することで、最高性能の電池を開発し、より持続的でコネクテッドな世界を構築する革新をもたらすことができます。

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

電極スラリーを最適化してその安定性を維持する方法

電池スラリーには、電極材、炭素/グラフェン、ポリマー結合剤、溶剤など多くの化学成分が含まれています。これらの成分の相互結合構造は、電極被膜の品質において重要な役割を果たします。 粒子のサイズと形状は、被膜の充填密度と気孔率に影響するため、もう一つの重要な要素であるゼータ電位を検討する必要があります。 スラリー中の電極粒子のゼータ電位により、粒子が凝集しやすいかどうかを判断できます。
 
ゼータ電位の絶対値が高い粒子は、反発して安定した分散をもたらしますが、低い粒子は凝集を引き起こします。 これにより、電極被膜が不均一になり、電池性能が低下します。 ゼータ電位は、金属面の湿潤性にも影響します。 当社のゼータサイザーは、ゼータ電位を最適化して、電極被膜の品質を高め、優れた精度、再現性、および一貫性を提供します。

グラフェンを使用して電池性能を向上させる方法

電池業界では、グラフェンは電子伝導ネットワークを提供することでカソードとアノード材料の両方の性能を向上させることが知られています。 グラフェンを使用してカソード材料を変化させると、ゼータ電位はグラフェンとリチウム粒子の相互作用に大きな影響を与えます。 
 
この影響を監視して、可能な限り効率的にグラフェンを強化するために、当社のゼータサイザーがグラフェンとカソード粒子両方のゼータ電位を分析します。 また、最適な相互作用のためにPh値を調整することもできます。これにより、グラフェンを使用することで、電池の性能が最大限に高められます。

スーパー/ウルトラコンデンサの使用

グラフェンまたは活性炭ベースのスーパーコンデンサは、短時間で高出力が必要な用途で電池を補完します。 スーパーコンデンサは、材料の電池に非常に似ています。 充放電サイクルでの粒子径と粒子形状、相と中間層、レオロジー、および相変化は、電池と同様にスーパーコンデンサにとって重要な役割を果たします。 

当社のソリューション

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