QC testen van de slurry voor batterijelektrodes

Batterijen en energie zijn vandaag de dag een belangrijk thema in onze maatschappij. Steeds meer bedrijven richten zich op het verbeteren van o.a. opslag van energie en hoe dit het meest efficiënt te gebruiken is. Voordat een batterij in de verkoop gaat, is deze uitgebreid getest op alle aspecten van de cyclus van grondstoffen tot aan het hergebruik daarvan.

Benelux Scientific biedt oplossingen en mogelijkheden die deze ontwikkelingen ondersteunen. In een serie van vijf nieuwsbrieven wordt telkens een ander aspect uitgelicht. In deze vierde episode is kwaliteitscontrole van de slurry het onderwerp.

Een slurry in de context van een batterij verwijst naar een mengsel van actieve materialen, geleidende additieven en elektrolyt die worden gebruikt bij de productie van de elektroden voor batterijen. Deze half vloeibare substantie wordt vervolgens gelijkmatig aangebracht op een geleidend substraat, zoals een koperen of aluminiumfolie, en daarna gedroogd om een stevige, dunne laag te vormen die de elektrode van de batterij vormt.

Kwaliteitscontrole van de slurry waarborgt de verwerkingskwaliteit ervan en daarmee de prestaties van de uiteindelijke batterij. Deze QC omvat verschillende stappen en methoden. We noemen er hier enkele.

Deeltjesgrootte en -verdeling

De deeltjesgrootte in een slurry heeft een directe invloed op de productie, prestaties en levensduur van batterijen. Het optimaliseren en controleren van de deeltjesgrootte is daarom een essentiële stap in de productie van hoogwaardige en betrouwbare batterijen.

Een Laser Particle Sizer uit de Fritsch ANALYSETTE 22 NeXT serie wordt gebruikt voor het nauwkeurig meten van deeltjesgrootte en -verdeling in de slurry.

De typische deeltjesgrootte van de actieve materialen in de slurry varieert van 5 tot 30 µm en dan is de Analysette 22 NeXT Micro een goede en economische keuze.

Het veel gebruikte geleidingsmiddel koolstof bestaat echter uit zeer fijne deeltjes (20 tot 50 nm) en daarvoor is de Analysette 22 NeXT Nano de juiste en allround keuze met een bereik van 0.01 tot 3500 µm.

De Analysette 22 NeXT is modulair opgebouwd en er kan snel en eenvoudig gewisseld worden tussen de natte en de droge dispersiemodules.

Fritsch bouwt al sinds 1985 laserdiffractie gebaseerde systemen voor deze analyse en daarnaast kennen we Fritsch uiteraard als leidende leverancier van maalmolens en andere toestellen voor monstervoorbereiding.

Viscositeit

De viscositeit van de slurry is een kritische parameter die invloed heeft op de homogeniteit, verwerkbaarheid, coatingkwaliteit en elektrochemische prestaties van de batterij. Het zorgvuldig controleren en optimaliseren van de viscositeit is daarom essentieel om hoogwaardige batterijen te produceren met consistente en betrouwbare eigenschappen.

Bij het coaten van de elektrodes wordt de slurry snel aangebracht in een dunne laag, die vervolgens gelijkmatig moet drogen. Daarbij ondergaat de slurry zowel snelle als trage processen.

Voor QC toepassingen kan een relatief eenvoudige viscositeitmeter voldoende zijn om in een beperkt afschuifsnelheidsgebied de stromingseigenschappen te bepalen. Ametek Brookfield levert een range aan viscositeitmeters die hiervoor ingezet kunnen worden. Al meer dan 85 jaar levert Brookfield “solutions to sticky problems”.

Voor een meer uitgebreide controle en karakterisering van de complexe reologische eigenschappen onder procescondities van de slurry kan gebruik gemaakt worden van reometers. De productspecialisten van Benelux Scientific hebben daartoe een aantal opties die zij graag aan u voorstellen en met u bespreken.

Deeltjesgrootte en -verdeling en viscositeit zijn twee belangrijke aspecten van de QC analyse van de slurry. Daarnaast valt ook te denken aan de bepaling van het gehalte droge stof en aan de bepaling van de Zetapotentiaal. Ook hiervoor heeft Benelux Scientific oplossingen in huis!

Meer weten over deeltjesgrootte en -verdeling en viscositeit?

Neem gerust contact op met onze productspecialist Dennis Koeckhoven.

Gerelateerde artikelen

juni 5, 2024