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广州能源检测研究院邵丹博士:锂电池关键材料测评技术与应用(报告)
2022年11月17日 发布 分类:行业要闻 点击量:129
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电池材料的性能是影响电池整体性能的关键,锂电池材料测评是保障电池性能的关键,直接影响到电池电性能与安全性。对于锂离子电池制造商来说,原材料的检测与评估不仅可以提前判定该材料是否符合批量生产需求,还可以对不同供应商提供材料进行同等条件对比,作为筛选材料和供应商的重要参考。

锂离子二次电池的材料主要可分为正负极材料、电解质溶液、隔膜和工业辅料等几大类。根据测试内容的不同,可以把材料性能的分析测试分为物理和化学性能两大类。它们分别包括外观、尺度、强度、微观形貌和结构、成分、电化学性能等。目前锂离子二次电池工业生产使用的正极材料包括钴酸锂、锰酸锂和三元材料等,负极材料主要是碳质材料,正负极材料均为粉体材料,其粒度、比表面积和微观形貌都是值得我们关注的检测项目;锂离子二次电池正极材料为二元或多元复合金属氧化物,各种金属元素物质的量必须符合一定的比值,才能达到所要求的物质特性,因而必须定量地检测各种金属元素的含量,电感耦合高频等离子体原子发射光谱分析方法(ICP-AES)是锂离子二次电池工业生产中定量检测金属元素含量应用最为广泛的方法之一;在正极材料分析中,除了用化学分析方法确定各金属元素质量百分含量,X射线衍射法(XRD)也是研究化学材料常用的方法,通过XRD图谱可以很清晰地认识材料的纯度与结构是否为所需要的产物;最后,作为电极材料,正负极材料的电化学性能评估当然也是重要的,评估锂离子二次电池材料的目的最终是为了严格筛选材料以保障产品具有优越的电化学性能。评估正极材料和负极材料电化学特性的主要手段有以金属锂作为对电极的模拟电池测试、循环伏安法和交流阻抗谱法等,这些方法都可以用电化学工作站进行;在锂离子二次电池的生产中,正、负极材料除了以上一些技术性指标外,还有一些常规工业指标需要检测,包括正、负极材料的水分、振实密度、压实密度、pH和负极材料的灰分、固定碳等。

隔膜的主要作用是阻断电池内部正负极间的直接接触,只允许锂离子自由通过,以保证电池反应的顺利进行,也是电池材料中重要的一员,其关注的性能主要是材料的拉伸强度、穿刺强度、热收缩率、透气度、孔隙率、电气强度和离子电导率等物理性能和电性能等。电解质溶液的导电性能和电化学窗口直接关系到锂离子二次电池的电化学性能,所以电解质溶液的导电率和电化学窗口也是重要的检测指标,它们都可以用电化学工作站进行检测。

在锂离子二次电池的生产中,除了如上三大主要材料(或四大)之外,还有一些重要的辅料,比如集流体、溶剂和黏结剂、壳体包装材料等检测也是值得我们关注的。例如选用粘接剂选用黏结剂和添加剂的原则是化学性质要稳定,成膜后不易吸水,对电解质溶液有较强的吸收能力。除了溶解性能、黏结性能、黏度等常规检测分析外,有时还要进行一些特殊分析,如分子质量分布及热稳定性等。

邵丹 博士/高级工程师

广州能源检测研究院/国家化学储能材料及产品质量检验检测中心/ 广东省动力电池安全重点实验室

具体不同材料测试标准有哪些?当前的测试体系还有那些不足之处?还得由专业人士来解答,想了解更多关于锂电材料检测的相关内容,可以关注即将在珠海举办的“2022全国新能源粉体材料暨增效辅材创新发展论坛(第二届,2022年11月24-26日)”,届时来自广州能源检测研究院邵丹博士,将现场分享报告--“锂电池关键材料测评技术与应用”,为大家介绍锂电池关键材料体系简介、关键测评技术介绍以及实用案例。对相关内容感兴趣的小伙伴可报名参与活动(报名企业列表及活动详情),非常值得小伙伴们关注的是除了二十几个精选报告内容外,届时珠海本土新能源企业-鹏辉/恩捷/冠宇/格力钛等将齐亮相,是个不错的交流机会哦。

报告人简介

邵丹,博士,高级工程师,从事领域为新能源材料及电池。现任广州能源检测研究院国家化学储能材料及产品质量检验检测中心(广东)主任工程师、广州能源检测研究院学术委员会委员、广东省动力电池安全重点实验室副主任、广东锂电关键新材料产业技术创新联盟专家技术委员会委员、CSTM试验机构技术能力评价专家委员、CSTM试验人员技术能力评价专家委员、广州市高层次人才、广州市科技局专家。主持及参与多项国家科技部重点研发计划、国家市场监督管理总局、广东省科技厅、广东省市场监督管理局、广州市科技局、广州市市场监督管理局等科研项目。在国内外专业期刊及会议上发表论文30余篇,牵头及参与制修订多项电池及材料专业领域技术标准,获得多项专利及软件著作权。

 

珠海新能源论坛会务组

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