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SSL-CA20-082Excellence in Science Excellence in ScienceDIA-004 岛津企业管理(中国)有限公司-分析中心Shimadzu (China) Co., LTD. - Analytical Applications CenterEmail:sshzyan@shimadzu.com.cn Tel:86(21)34193996http://www.shimadzu.com.cn 动态颗粒图像分析系统 iSpect DIA-10测试锂电池正极材料颗粒的粒度、粒形和颗粒圆度 DIA-004 摘要:本文使用岛津动态颗粒图像分析系统 iSpect DIA-10 建立了测试锂电池正及材料颗粒粒度、粒形和圆度的方法。实验结果表明,使用 iSpect DIA-10 在获取锂电池正极材料中颗粒粒度的同时,还可直接观察颗粒的形状及圆度特征,仪器操作简便,数据稳定,可快速测定锂电池正极材料的颗粒信息。 近年来,随着科学的不断进步和技术的日臻成熟,锂电池行业快速发展。锂电池作为储能设备被广泛应用于电子电器,新能源汽车和太阳能及风能发电等。锂电池主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液等构成,正极材料在锂电池的总成本中占据40%以上的比例,并且正极材料的性能直接影响了锂电池的各项性能指标,伴随着锂电池的需求量越来越大的同时,市场对锂电池的安全性能、充电效率和锂电池容量也提出了更高要求。 对于锂电池而言,正极材料粒径分布过宽,锂电池的均一性会受到影响;小粒径颗粒过多,会造成首次不可逆放电容量增加,并可能与电解液反应造成安全问题;大粒径颗粒不利于极片加工,造成异常突起, 实验部分 1.1仪器 比表面积降低等。电极材料的粒度分布会决定产生反应的表面积,从而影响反应速度。一方面,减小电极材料的粒度可以增大表面积,并有助于提高最大锂电池功率;而另一方面,如果电极材料的粒立太小,会减小电极颗粒之间空隙,而电解液数量会相应减少,从而影响到锂电池容量,还会减小电极表面与电解液的接触面积,可能降低锂电池内部的离子迁移率影响反应速度和降低锂电池功率。因此,锂电池材料的粒度通常要充分考虑兼顾电极的表面积和锂电池容量。所以有必要对锂电池材料的粒形和粒度分布进行分析。 本文采用岛津动态颗粒图像分析系统 iSpect DIA-10测试锂电池正极材料颗粒物的粒度和粒形,样品消耗量少,仪器简单易用,结果直观可靠。 图1 动态颗粒图像分析系统 iSpect DIA-10 1.2实验器皿及试剂 1mL移液枪及枪头,100 uL移液枪及枪头,50mL容量瓶, 10 mL容量瓶。 样品的前处理 称取某品牌锂电池正极材料25mg 样品于50mL容量瓶中,超纯水定容至刻度线,摇匀。再取 0.1 mL 于10mL容量瓶中,用超纯水定容至刻线,摇匀,待测。 样品测试 使用移液枪直接吸取样品,插入仪器进样口后自动测试,测定条件如如: 表1iSpect DIA-10分析条件 参数 参数设定 帧速率 10 fps 进样体积 500 uL 成像阈值 110 泵速 0.1 mL/min 结果与讨论 4.1粒径大小和分布 iSpect DIA-10软件数据处理可按照多种条件进行筛选排列颗粒测定结果,如面积等效直径、费雷德 (Feret)直径、周长、长宽比、圆度、最大长度等。此处,我们选择按面积等效直径从小到大对颗粒进行筛选排列,锂电池正极材料的部分粒形特征如图2~图7所示,图6和图7为部分颗粒放大后的粒形图,可更加直观清晰的观察颗粒的粒形和尺寸。 图2锂电池正极材料粒形图(a) 图3 锂电池正极材料粒形图(b) 图4 锂电池正极材料粒形图(c) 图5 锂电池正极材料粒形图(d) 50um 图6 锂电池正极材料粒立图(e) 图7 锂电池正极材料粒形图((f) 实验结果显示,该锂电池正极材料中的颗粒形状比较规则,大部分均为圆形,同时存在少量粒径较大且形状不规则的颗粒,可以使用软件的计算功能统计不同粒径范围颗粒的比例,不同粒径范围群颗粒数据统计如表2所示。 表2 锂电池正极材料颗粒粒径统计表 统计条件 颗粒数(个) 百分比(%) X<5 um 1958 69.5 5 um≤X≤10 um 795 28.3 10 um
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岛津企业管理(中国)有限公司为您提供《锂电池正极材料中颗粒的粒度、粒形和颗粒圆度检测方案(图像粒度粒形)》,该方案主要用于锂电池中颗粒的粒度、粒形和颗粒圆度检测,参考标准《暂无》,《锂电池正极材料中颗粒的粒度、粒形和颗粒圆度检测方案(图像粒度粒形)》用到的仪器有动态颗粒图像分析系统。
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