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比表面積測試儀HM model-1210在電池材料上的使用分析

BET測試理論是根據(jù)Brunauer、Emmett和Teller這三位科學家提出的多分子層吸附模型，并推導出單層吸附量Vm與多層吸附量V間的關系BET方程。可用于測試顆粒的比表面積、孔容、孔徑分布以及氮氣吸附脫附曲線。BET測試法被廣泛應用于顆粒表面吸附性能研究及相關檢測儀器的數(shù)據(jù)處理中，是現(xiàn)在行業(yè)中應用廣泛，測試結果可靠性強的方法，幾乎所有國內(nèi)外的相關標準都是依據(jù)BET方程建立起來的。比表面積的測量，不僅對于研究顆粒的性質(zhì)有重要作用，而且在科研還是工業(yè)生產(chǎn)中都具有十分重要的意義。

BET法測定原理

以氮氣為吸附質(zhì)，以氦氣或氫氣作載氣，兩種氣體按一定比例混合，達到定的相對壓力，然后流過固體物質(zhì)。當樣品管放入液氮保溫時，樣品即對混合氣體中的氮氣發(fā)生物理吸附，而載氣則不被吸附。這時屏幕上即出現(xiàn)吸附峰。當液氮被取走時，樣品管重新處于室溫，吸附氮氣就脫附出來，在屏幕上出現(xiàn)脫附峰。最后在混合氣中注入已知體積的純氮，得到一個矯正峰。根據(jù)矯正峰和脫附峰的峰面積，即可算出在該相對壓力下樣品的吸附量。改變氮氣和載氣的混合比，可以測出幾個氮的相對壓力下的吸附量，從而可根據(jù)BET公式計算比表面。一般比表面積大、活性大的多孔物，吸附能力強。

對于粉體材料而言，比表面與顆粒度相關，顆粒越細，比表面越大；與顆粒表面的粗糙度相關，表面越粗糙，比表面越大；與顆粒表面的孔關系極大，多孔粉體的比表面積急劇增大，微孔發(fā)達的粉體材料的比表面可以高達每克幾千平方米。

由于粉體顆粒十分細小，比表面無法直接測定，通常采用氮吸附法，即利用粉體材料表面的吸附特性，用氮分子作為“量具"，測試出粉體表面的氮氣吸附量，并按照一定的物理模型計算出比表面積。

石墨負極

與其他碳材料相比，石墨類材料在反應過程中具有較低的嵌鋰電位，同時生成的插鋰層間化合物代替金屬鋰負極，從而避免了金屬鋰枝晶的沉積，因此安全性得以顯著提高，且石墨材料來源廣泛、價格便宜，是較早應用的負極材料，也是目前主流的鋰離子電池負極材料。

石墨的粒徑越小，會使得比表面積越大，鋰離子遷移的通道更多、路徑更短，倍率性能就比較好，但由于與電解液接觸面積大，形成SEI膜的面積也大，造成容量損失過多，降低使用壽命，而且添加的粘結劑會比較多，造成內(nèi)阻增加。包覆是一種有效的改性方法，可以使負極的循環(huán)性能得到很大的改善，經(jīng)過包覆處理后，經(jīng)過包覆處理后，無定形碳填補石墨的裂縫和孔洞，可以降低其外比表面，避免生成過多的SEI膜還消耗較多的Li，其次是減少石墨表面的活性點，阻止溶劑分子嵌入而造成的不可逆損失。比表面儀對包覆工藝效果的評估有著重要意義。

天然石墨負極材料|JFE化工株式會社

SEI膜：在液態(tài)鋰離子電池的充放電過程中，電極材料與電解液在固液相界面上發(fā)生反應，形成一層覆蓋于電極材料表面的鈍化層。這種鈍化層是Li+的優(yōu)良導體，Li+可以經(jīng)過該鈍化層自由地嵌入和脫出，因此被稱為“固體電解質(zhì)界面膜"簡稱SEI膜。一方面，SEI膜的形成消耗了部分鋰離子，使得充放電不可逆容量增加，降低了電極材料的充放電效率；另一方面，SEI膜具有有機溶劑不溶性，在有機電解質(zhì)溶液中能穩(wěn)定存在，并且溶劑分子不能通過該層鈍化膜，從而能有效防止溶劑分子的共嵌入，避免了因溶劑分子共嵌入對電極材料造成的破壞，因而大大提高了電極的循環(huán)性能和使用壽命。SEI膜起著防止電解質(zhì)分解的作用，但會導致電池容量的損失。

磷酸鐵鋰正極

磷酸鐵鋰作為動力電池的正極材料，其比表面積與電池的性能密切相關。通常情況下，磷酸鐵鋰的比表面積與碳含量呈線性關系。生產(chǎn)中有比表面積測試儀進行測試。比表面積太小，說明材料的碳包覆量不夠，直接體現(xiàn)是電池內(nèi)阻偏高、循環(huán)性能不好。比表面積過大，說明材料的碳包覆量過高，直接的體現(xiàn)是材料的電化學性能好，但易團聚、極片加工困難，且涂布不均勻等。

全自動比表面積測定裝置Macsorbe

Macsorb@特征

全自動測定

一由脫氣至計算實際表面積的所有過程都可以全自動操作一能夠去除操作員的量測誤差，取得高精度的數(shù)據(jù)

透過BET流動法實現(xiàn)快速測量2.

每個樣品的測量時間約10至15分鐘

比表面積測定裝置結合自動進樣器，可以在無人看守狀況下最大自動測量數(shù)量可達30個樣品一可以將樣本設置完成后下班回家，于第二天早上上班取得數(shù)據(jù)

多種選配提供選擇可以依據(jù)現(xiàn)場的使用狀況，追加安裝預熱器提供操作容易的軟件系統(tǒng)(部分軟件也可以客制化)