บทความสุดท้ายในชุดของวัสดุอิเล็กโทรดลบสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน - การแนะนำความรู้พื้นฐานของวัสดุกราไฟท์ส่วนใหญ่แนะนำความรู้พื้นฐานของวัสดุอิเล็กโทรดเชิงลบ

เมื่อเราได้วัสดุอิเล็กโทรดลบ เราจะทดสอบประสิทธิภาพได้อย่างไร พื้นฐานคืออะไร? คุณสมบัติทางกายภาพพื้นฐานบางอย่างใช้เพื่อเลือกวัสดุอิเล็กโทรดลบ ส่วนที่สองของชุดนี้จะพาคุณไปทำความเข้าใจความรู้พื้นฐานและตัวชี้วัดการตัดสินใจขั้นพื้นฐานของการทดสอบประสิทธิภาพของขั้วไฟฟ้าลบกราไฟท์

เป็นการยากสำหรับเราที่จะตัดสินว่าวัสดุอิเล็กโทรดลบประเภทใดจากลักษณะที่ปรากฏ ไม่เป็นไร. ผู้ผลิตอิเล็กโทรดลบได้จำแนกเราแล้ว ลักษณะที่ปรากฏเป็นสีดำหรือสีเทา และมีความมันวาวเป็นโลหะ กราไฟท์ (Artificial Graphite) ซึ่งโดยทั่วไปจะย่อว่า NG และ AG จะเข้าใจความหมายของตัวย่อนี้ในอนาคต

คุณสมบัติพื้นฐานของกราไฟท์รวมถึงการกระจายขนาดอนุภาค พื้นที่ผิวจำเพาะ ความหนาแน่นของต๊าป ปริมาณสารแม่เหล็ก ระดับของกราไฟท์ ลักษณะที่ปรากฏ ความจุประจุและการปล่อยเริ่มต้น และประสิทธิภาพเริ่มต้น ต่อไปนี้จะอธิบายการทดสอบโดยละเอียดตามพารามิเตอร์พื้นฐานแต่ละรายการ วิธีการและตัวบ่งชี้การตัดสินขั้นพื้นฐาน

การทดสอบการกระจายขนาดอนุภาค:

เครื่องวิเคราะห์ขนาดอนุภาคเลเซอร์จะวัดการกระจายขนาดอนุภาคตามปรากฏการณ์ทางกายภาพที่อนุภาคสามารถกระจายแสงเลเซอร์ได้ เมื่อลำแสงคู่ขนานพบกับการอุดตันของอนุภาค ส่วนหนึ่งของลำแสงจะกระจัดกระจาย และทิศทางการแพร่กระจายของลำแสงที่กระจัดกระจายและทิศทางการแพร่กระจายของลำแสงหลักจะกระจายตัว ขนาดของมันสัมพันธ์กับขนาดของอนุภาค ยิ่งอนุภาคมีขนาดใหญ่เท่าใด มุมการกระเจิงก็จะยิ่งเล็กลง และในทางกลับกัน ในเวลาเดียวกัน ความเข้มของแสงที่กระจัดกระจายแสดงถึงจำนวนของอนุภาคขนาดนี้ ดังนั้นการวัดการกระเจิงจึงถูกวัดในมุมต่างๆ การกระจายขนาดอนุภาคของตัวอย่างสามารถหาได้จากความเข้มของแสง โดยทั่วไป จะได้ค่าพารามิเตอร์ของขนาดอนุภาคของ D10, D50 และ D90 ซึ่งหมายความว่าขนาดอนุภาค 10%, 50% และ 90% อยู่ในค่าขนาดที่วัดได้ ต่อไปนี้จะได้รับพารามิเตอร์ของการกระจายปริมาตรขนาดอนุภาคของ D10, D50 และ D90 และความหมายก็เหมือนกัน

การทดสอบพื้นที่ผิวจำเพาะ:

การกำหนดพื้นผิวจำเพาะที่เป็นของแข็งและการกระจายขนาดรูพรุนตามวิธีการดูดซับไนโตรเจนนั้นขึ้นอยู่กับกฎการดูดซับของก๊าซบนพื้นผิวที่เป็นของแข็ง ความดันสามารถเปลี่ยนปริมาณการดูดซับ เส้นโค้งที่ความสามารถในการดูดซับสมดุลเปลี่ยนแปลงไปตามแรงดันเรียกว่าไอโซเทอร์มการดูดซับ การศึกษาและการวัดค่าไอโซเทอร์มการดูดซับไม่เพียงแต่สามารถรับข้อมูลเกี่ยวกับคุณสมบัติของตัวดูดซับและตัวดูดซับเท่านั้น แต่ยังคำนวณพื้นที่ผิวจำเพาะและการกระจายขนาดรูพรุนของของแข็งด้วย โดยทั่วไป พื้นที่ผิวจำเพาะของวัสดุอิเล็กโทรดลบที่มีอนุภาคขนาดเล็กจะมีขนาดใหญ่กว่าวัสดุอิเล็กโทรดลบที่มีอนุภาคขนาดใหญ่ และจะต้องพิจารณาตัวชี้วัดทางกายภาพเหล่านี้เมื่อใช้ร่วมกับอิเล็กโทรดขั้วบวกและอิเล็กโทรไลต์

แตะทดสอบความหนาแน่น:

หลักการทดสอบ กระบอกสูบที่สำเร็จการศึกษาด้วยผงหรืออนุภาคได้รับการแก้ไขบนอุปกรณ์สั่นสะเทือนทางกล มอเตอร์สั่นสะเทือนจะขับเคลื่อนอุปกรณ์สั่นสะเทือนทางกลให้สั่นสะเทือนในแนวตั้งขึ้นและลง และกระบอกสูบที่มีผงหรืออนุภาคสั่นสะเทือนด้วยอุปกรณ์สั่นสะเทือนทางกลเป็นจังหวะ มารยาท. เมื่อจำนวนครั้งเพิ่มขึ้น ผงหรืออนุภาคในกระบอกสูบที่ไล่ระดับจะค่อยๆ สั่นสะเทือน หลังจากที่จำนวนการสั่นสะเทือนถึงจำนวนครั้งที่กำหนด อุปกรณ์สั่นสะเทือนทางกลจะหยุดสั่น และอ่านปริมาตรของกระบอกสูบที่ไล่ระดับ ตามคำจำกัดความของความหนาแน่น: มวลถูกหารด้วยปริมาตร เพื่อให้ได้ความหนาแน่นของผงหรือแกรนูลหลังจากการแตะ พารามิเตอร์นี้สัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับขนาดและรูปร่างของอนุภาค

การทดสอบสารแม่เหล็ก:

เนื่องจากเป็นการยากที่จะหลีกเลี่ยงสิ่งสกปรกที่เป็นแม่เหล็กในกระบวนการผลิตวัสดุอิเล็กโทรดลบ สิ่งเจือปนเหล่านี้จะส่งผลต่อการคายประจุของแบตเตอรี่ในตัวเอง และในกรณีที่รุนแรงจะทำให้แบตเตอรี่ลัดวงจร ดังนั้น การทดสอบสารแม่เหล็กก็เป็นสิ่งจำเป็นเช่นกัน โดยทั่วไปโดยผ่าน เนื้อหาของเหล็ก โครเมียม นิกเกิล และสังกะสีในตัวอย่างได้รับการทดสอบโดยเครื่องสเปกโตรมิเตอร์การแผ่รังสีพลาสม่าควบคู่อุปนัย

การทดสอบระดับ Graphitization:

XRD ใช้สำหรับการทดสอบ หลักการของ XRD ได้อธิบายไว้ก่อนหน้านี้แล้ว ดังนั้นผมจะไม่พูดซ้ำในที่นี้ นอกจากนี้ ควรสังเกตว่า d002 (ระยะห่างของชั้น) สามารถคำนวณได้ด้วย XRD ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้ที่ค่อนข้างสำคัญเช่นกัน , โดยตรงบนสูตร:

ระดับของกราไฟท์: ระดับของกราไฟท์ (%)=(3.44-d002)/(3.44-3.354)

ระยะห่างระหว่างชั้น d002: สมการแบรกก์ 2dsinƟ=nλ โดยที่ λ คือความยาวคลื่นของรังสีเอกซ์ λ=1.54056 Å และการเลี้ยวเบน ลำดับ n เป็นจำนวนเต็มบวกใดๆ

จากการทดสอบนี้ สามารถเข้าใจความแตกต่างระหว่างวัสดุกราไฟท์และกราไฟท์ในอุดมคติ และวัสดุกราไฟท์แอโนดชนิดต่างๆ สามารถรับได้โดยการควบคุมสภาวะต่างๆ

การทดสอบลักษณะที่ปรากฏ:
โดยทั่วไป สามารถดูลักษณะและการกระจายของวัสดุผ่าน SEM หากคุณต้องการมองเห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้น คุณต้องใช้ TEM ที่มีกำลังขยายมากขึ้นเพื่อวิเคราะห์สถานะโครงสร้างภายในและสถานะการเคลือบของพื้นผิว

TEM สามารถมองเห็นสถานะการเคลือบของพื้นผิวของวัสดุกราไฟท์และแม้แต่จำนวนชั้นของกราฟีนได้ ด้วยการปรับปรุงอุปกรณ์ตรวจจับ AFM (กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม) กล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัล กล้องจุลทรรศน์สแกนอุโมงค์ (STM) และเทคนิคการตรวจจับในแหล่งกำเนิดบางส่วนได้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการจำแนกลักษณะสัณฐานวิทยาของวัสดุ

การทดสอบประสิทธิภาพการชาร์จและการคายประจุครั้งแรก:
ภาพนี้เชื่อว่าเป็นที่คุ้นเคยกับเพื่อนร่วมงานแบตเตอรี่ลิเธียมส่วนใหญ่ ประกอบแบตเตอรี่ปุ่ม ดำเนินการชาร์จและคายประจุครั้งแรก และทดสอบประสิทธิภาพและการคำนวณครั้งแรก โดยทั่วไป ในตอนเริ่มต้นของการประกอบ เนื่องจากวิธีการและความชำนาญ แบตเตอรี่ปุ่มที่ประกอบแล้วมักจะมีความสอดคล้องกันมาก แย่ ข้อมูลการทดสอบไม่ดี ไม่ต้องกังวลกับสิ่งนี้ ติดตั้งอีกสองสามครั้ง ทุกครั้งที่คุณติดตั้งอีกสองสามครั้ง คุณสามารถค้นหาประเด็นสำคัญ เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ต้องการ

สรุป: ในส่วนที่สองของชุดนี้ บทความนี้จะแนะนำหลักการทดสอบและวิธีการทดสอบคุณสมบัติพื้นฐานของวัสดุแอโนดกราไฟท์เป็นหลัก ด้วยการวิจัยที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้น จึงได้เริ่มใช้วิธีการวิจัยเชิงลึกเพิ่มเติมกับวัสดุแอโนด เช่น Raman Spectroscopy (Raman), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) เป็นต้น เชื่อว่าด้วยการพัฒนาทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี จะใช้วิธีการทดสอบที่ใหม่กว่า ดีกว่า และง่ายกว่ามากขึ้นในอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ลิเธียม ใช้กันอย่างแพร่หลาย