Máy đo kích thước hạt
Trên thế giới hiện nay, pin là quả tim của cuộc cách mạng đổi mới – có mặt trong các thiết bị di động thông minh, ô tô điện, giải pháp quản lý năng lượng thông minh hay hệ thống lưu trữ năng lượng lớn đồng hành cùng hệ thống năng lượng gió và mặt trời. Vì vậy mà pin phải có hiệu năng tốt nhất có thể- các nhà nghiên cứu và phát triển pin vẫn luôn tiếp tục tìm kiếm giải pháp nhằm cải thiện hiệu năng cao hơn nữa.
Cho dù bạn thuộc bộ phận nghiên cứu pin hay sản xuất pin, các giải pháp phân tích từ Malvern Panalytical đều có thể giúp bạn đạt đỉnh hiệu suất nhanh hơn và dễ dàng hơn. Từ loại pin Li-ion đến các công nghệ mới như Na-ion, Li-sulphur, Zn-air, hay pin lỏng grapheme, thiết bị của Malvern Panalytical hỗ trợ quá trình tối ưu hóa vật liệu nhằm đạt được chất lượng pin cao nhất. Các giải pháp từ Malvern Panalytical cũng có thể được sử dụng cho các siêu tụ điện graphene, là một loại pin cho ứng dụng cần nguồn năng lượng lớn trong một thời gian ngắn.
Bằng cách tối ưu hóa các yếu tố như vật liệu làm điện cực với các giải pháp của Malvern Panalytical, bạn có thể đạt được hiệu suất pin cao nhất và có thể tiếp cận các kỹ thuật mới trong thế giới công nghệ.
Kích thước hạt: Kích thước hạt vật liệu làm điện cực đóng vai trò vô cùng quan trọng trong hiệu suất của pin. Sự thay đổi kích thước hạt phải được gíam sát và tối ưu hóa liên tục nhằm duy trì hiệu suất pin ổn định - lý tưởng nhất là trong suốt quá trình sản xuất.
Dựa trên nguyên lý nhiễu xạ laser, thiết bị Mastersizer 3000 của Malvern Panalytical cung cấp cách thức đơn giản, chính xác nhất để đo kích thước hạt vật liệu làm cathode và anode. Thêm vào đó, đối với dây chuyền sản xuất, thiết bị này có thể được thay thế bằng máy phân tích kích thước hạt online Insitec nhằm cung cấp dữ liệu trực tuyến trong kiểm soát quy trình.
Hình dạng hạt: Hình dạng hạt của vật liệu làm điện cực giữ vai trò then chốt trong việc giải mã các nguyên vật liệu tiềm năng để sản xuất pin tốt nhất. Cụ thể, hình dạng hạt ảnh hưởng đến tính lưu biến của bùn nhão, cũng như độ nén, độ xốp và tính đồng nhất của lớp phủ điện cực.
Cùng với đó, để đạt được mức hiệu suất pin cao nhất, các nhà sản xuất phải có khả năng phân tích và tối ưu hóa hình thái hạt. Thiết bị phân tích hình ảnh quang học Morphologi 4 có thể phân tích kích thước và hình dạng hạt chỉ trong vài phút, cung cấp tất cả các thông tin quan trọng bạn cần cho việc tối ưu hóa nguyên liệu chế tạo pin.
Phân tích Pha tinh thể: Pha tinh thể thể hiện cấu trúc của vật liệu ở quy mô nguyên tử - quy mô mà quá trình dịch chuyển ion hoặc electronic xảy ra hoặc bị cản trở. Thành phần pha tinh thể ảnh hưởng đến chất lượng tổng thể của vật liệu làm điện cực và mức độ phù hợp đối với việc sản xuất pin. Và khi nói đến phân tích pha tinh thể, nhiễu xạ tia X (XRD) là kỹ thuật được lựa chọn hàng đầu.
Máy đo nhiễu xạ tia X nhỏ gọn Aeris - thiết bị dễ sử dụng với chất lượng phân tích dữ liệu tuyệt vời, có thể được sử dụng để phân tích chính xác:
Thành phần hóa học và tạp chất: Việc phát hiện các tạp chất và thay đổi thành phần nguyên tố trong vật liệu cathode và anode là rất cần thiết nhằm đảm bảo chất lượng pin. Huỳnh quang tia X (XRF) là một phương pháp thay thế cho quang phổ phát xạ nguyên tử (ICP) có thể phân tích các thay đổi thành phần hóa học và tạp chất chỉ từ vài ppm cho đến 100%.
Thực vậy,đối với các nguyên tố chính ở nồng độ thấp, XRF là kỹ thuật phân tích nguyên tố đơn giản và chính xác hơn ICP, vì nó không cần pha loãng hoặc phá mẫu bằng axit. Nhiều công ty pin hàng đầu sử dụng máy quang phổ để bàn Epsilon 4 XRF hoặc Zetium WDXRF cho việc phân tích vật liệu làm cathode.
Vật liệu làm pin bao gồm nhiều thành phần- vật liệu điện cực, carbon hoặc graphene, chất kết dính polymer và dung môi-và cấu trúc liên kết của chúng đóng vai trò quan trọng trong chất lượng của lớp phủ điện cực. Trong khi kích thước và hình dạng hạt ảnh hưởng đến mật độ nén và độ xốp lớp phủ, một yếu tố quan trọng khác cần xem xét đó là thế zeta. Thế zeta của các hạt điện cực giúp xác định chúng có dễ bị kết tụ hay không.
Các hạt có thế zeta cao sẽ đẩy nhau và tạo ra một hệ phân tán ổn định, trong khi thế zeta thấp sẽ gây ra kết tụ hạt. Chính vì thế dẫn đến sự không đồng đều trong lớp phủ điện cực, làm hiệu suất pin bị giảm. Thế Zeta cũng ảnh hưởng đến độ thấm ướt của bề mặt kim loại. Thiết bị phân tích Zetasizer của Malvern Panalytical có thể giúp bạn tối ưu hóa thế zeta nhằm cải thiện chất lượng của lớp phủ điện cực với độ chính xác, độ lặp lại và tính đồng bộ cao nhất.
Trong ngành công nghiệp pin, graphene được cho là có thể tăng cường hiệu suất của cả vật liệu làm cathode và anode bằng cách cung cấp một mạng lưới độ dẫn điện tử. Khi bổ sung vật liệu làm cathode với graphene, thế zeta giúp đánh giá hiệu quả tương tác giữa grapheme và hạt lithium làm cathode.
Để giúp bạn theo dõi điều, mục đích là để việc dùng graphene hiệu quả nhất có thể, thiết bị Zetasizer có thể phân tích thế zeta của cả hai hạt graphene và cathode. Ngoài ra, thiết bị còn có thể điều chỉnh các giá trị pH cho tương tác tối ưu. Vì vậy, việc sử dụng graphene giúp gia tăng giá trị tối đa cho hiệu suất pin.
Graphene hay siêu tụ điện trên nền than hoạt tính là loại pin dùng trong các ứng dụng cần công suất cao trong khoảng thời gian ngắn. Các siêu tụ điện cũng có vật liệu tương tự như pin. Thực vậy, kích thước hạt, hình thái, pha hay cấu trúc tinh thể, tính lưu biến và thay đổi pha liên quan đến chu kỳ nạp-xả đóng vai trò quan trọng đối với các siêu tụ điện cũng như đối với pin. Và thật may mắn, tất cả thiết bị của Malvern Panalytical đều có thể được dùng để phân tích và nâng cao hiệu năng của siêu tụ điện.
