新能源电池材料中粒径要求及检测方式

当下新能源市场在国家大力支持和引导下蓬勃发展，应用于电动车、电动工具、绿色储能等新能源需求的电池市场也正在快速成长中。与此同时，对电池能效性和安全性要求也越来越高，而这两种特性的好坏，与正负极材料和隔膜材料的粒度匀称性和颗粒粒径（粒度）有极大的相关性。

激光粒度仪通过傅立叶透镜和光电探测器采集颗粒对激光的散射光能,各个不同角度的散射光分别汇聚在不同编号的光电探测器上，经过散射理论反演计算得出颗粒的粒径分布。随着国内粒度仪制造水平的提高，测试性能也不断提升。

从大量的制浆经验以及行业交流来看，诸如锂钴氧(LiCo02)、锂锰氧(LiMn204)、锂镍氧(LiNi02)、锂镍钴锰氧(LiNiCoMn02)和磷酸铁锂(LiFeP04)等多种不同的正极材料，通常采用中值粒径D50作为关键质控指标。不同材料不同工艺的产品对原材料的粒径要求也不尽相同，以分布在1-20um范围内居多。负极材料以石墨为例，当其平均粒径为16-18um，且粒度分布较为集中时，电池有较好的初放容量及效率。此外，随着电池隔膜的厚度要求不断提高,对其中添加阻燃材料的粒径要求也随之不断提高，常使用的隔膜氧化铝粒径从微米级渐渐发展到亚微米甚至是纳米级。随着电池性能提高对原材料的粒度要求不断提高，激光粒度仪发挥着不可替代的作用，同时对粒度测量仪器的重复性、分辨力提出了更高的要求。

锂电池粒径要求

我们常说的激光粒度仪的重复性,通常形容测量结果的稳定程度。只有良好的重现性的仪器才能对样品粒径进行牢靠的评价，有利于用于多个样品之间差异的精确识别。粒度仪的辨别力指的是仪器对样品不同粒径的颗粒测量辨别能力以及对给定粒度等级中颗粒含量的微小变化识别的灵敏程度。一般来说，除了影响重现性的因素外，散射光能分布角度和光强的精准获取，低背景噪声的光学电子设计，高精度的模数转换及反演计算水平都对仪器的分辨力有较大影响。

激光粒度仪的高分辨力在电池材料的检验中,对测试样本中少量的大颗粒或小颗粒的精确识别有着重要的意义。比如说在电池材料活性物质中假如存在少量的大颗粒，可能会对涂布、滚压造成负面影响。假如在原材料检测时就发觉，则可以避免后续不良品的产生。另一个典型的例子是粒径过小的石墨粉在粉碎过程中更易于使其晶型结构发生转变，小颗粒石墨粉中菱形晶数量相对较多，而菱方结构的石墨具有较小的储锂容量，使电池的充放电容量有所降低。另外颗粒直径太小，单位重量总表面积就会很大，需要包覆材料越多，导致电极材料的积累密度减小而体积能量密度下降。假如能精确地对各种原材料进行粒度测试，在一定程度上有助于预判后续产品的性能。以上只是举的一些显而易见的例子,实际上电池性能的诸多方面都与正负极材料和隔膜材料等的粒径息息相关。所以，有时候可以用Rise-3002颗粒图像分析仪作为辅助，观察材料形貌和粒径综合分析。

对样品各个粒径段的精确识别，需要仪器制造商在无盲区光学设计、高品质高精度元器件、装配工艺、算法及软件智能掌握上不断优化，提高产品辨别能力。以润之Rise-2008作为典型的例子来看，新的激光粒度仪散射光能探测的设计,将多个大角度探测器通道以独立的前、后及侧面全角度扇形分布方式精确放置于与其散射角相对应的傅立叶透镜焦点位置，以保证散射光角度的信号完整性和独立性，提高了散射光分布角度辨别能力。