隨著電動汽車、便攜式電子設(shè)備和工具對電池能量密度和功率密度的要求不斷提高，電池性能的持續(xù)改進成為研究的重點。
大家希望電池的充放電容量越來越大，而電池的體積則越來越小，要想做到這一點，有很多方案可以選擇，比如控制材料的振實密度，在眾多影響粉體的振實密度因素中，顆粒的粒度分布扮演著至關(guān)重要的角色。本文將探討為何粒度檢測對于電池性能至關(guān)重要，并介紹如何使用激光粒度儀進行有效的分析。
高振實密度提升鋰硫電池體積和質(zhì)量能量密度
石墨粒度檢測的重要性
研究表明，石墨顆粒大小及分布對電池多個方面有著重要影響：
電化學性能：較細小且均勻分布的石墨顆粒可以提供更好的充放電特性、更高的庫侖效率以及更優(yōu)異的能量效率。然而，過小的顆粒可能會導(dǎo)致不良效應(yīng)如增加了鋰沉積的可能性，進而降低電池性能并增加安全風險。
快速充電能力：對于需要快速充電的應(yīng)用場景來說，優(yōu)化石墨粒子的設(shè)計（例如通過球化處理）可以顯著改善鋰離子插入速率，從而提升整體電池性能。
長期穩(wěn)定性：隨著使用時間的增長，石墨顆粒會發(fā)生膨脹現(xiàn)象，這可能導(dǎo)致電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化，影響到長期穩(wěn)定性和循環(huán)壽命。
制造過程中的考慮：采用多層結(jié)構(gòu)或特定的粒徑組合策略有助于構(gòu)建更有效的孔隙網(wǎng)絡(luò)，從而降低離子電阻，促進鋰離子擴散，進一步增強了電池的快充能力和循環(huán)穩(wěn)定性。
綜上所述，準確控制石墨顆粒尺寸及其分布不僅是提高鋰離子電池性能的關(guān)鍵因素之一，也是確保這些設(shè)備安全可靠運行的基礎(chǔ)。因此，在電池生產(chǎn)過程中進行嚴格的石墨粒度檢測顯得尤為重要。
針對鋰電行業(yè)用戶需求，我們制定了一系列實驗方案，如下。
設(shè)備信息
設(shè)備名稱：靜態(tài)激光粒度分析儀ANALYSETTE 22 NeXT
設(shè)備廠家：德國飛馳(FRITSCH)
測量參數(shù)
測量時間：＜1min
顆粒折射率：1.8
吸光系數(shù)：1
液體折射率：1.33
樣品準備：
取約0.1g石墨樣品加入10mL純水中，水中添加1-2滴稀釋后的Dusazin901分散劑，攪拌均勻后放入超聲波盒預(yù)分散3min，保證液體表面無漂浮顆粒后，將樣品放到A22NeXT激光粒度儀的分散池中開始測量。
測試結(jié)果
峰形圖（圖1）：
圖1：石墨樣品一次進樣6次粒徑分布圖
測試數(shù)據(jù)（圖2）：
石墨樣品一次進樣6次數(shù)據(jù)表
如圖1、2所示，樣品呈單峰分布，峰形較窄，圖中為6次測試結(jié)果，重現(xiàn)性較好，CV值均＜1%，遠優(yōu)于最新ISO 13320（2020）的標準。
ANALYSETTE 22 NeXT粒度儀的優(yōu)點：
①激光粒度分析儀測量范圍廣：0.01-3800um，可以濕法檢測懸浮液、粉末也可以干法檢測粉末顆粒。
②能夠分析體積分布、數(shù)量分布等多種數(shù)據(jù)形式；
③對于一線檢測工人來說上手快，操作簡單，不同人員操作測試數(shù)據(jù)都很穩(wěn)定，重復(fù)性高，測量時間短、效率高。
④設(shè)備光路系統(tǒng)采用全封閉設(shè)計，儀器維護簡單，無須任何工具，易于清洗。
⑤適用領(lǐng)域廣：醫(yī)藥醫(yī)美、礦物分析、粉末冶金、生物醫(yī)學、化學工業(yè)、食品工業(yè)、新能源行業(yè)等。
綜上所述，粒度檢測不僅有助于理解電池材料的物理特性，還能指導(dǎo)電池設(shè)計和制造過程中的材料選擇和工藝優(yōu)化，從而提升電池的整體性能和安全性。因此，粒度檢測在鋰離子電池的研究和開發(fā)中具有重要作用。
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