【热点应用】Mastersizer3000激光粒度仪干法表征硫化固体电解质粒径大小及分布
本文由粒度分析应用专家李蓓供稿
固态电池及硫化物固体电解质的优势
锂离子电池广泛应用于消费电子、电动汽车、大型储能等许多领域,但基于有机电解液的锂离子电池存在的易挥发、易燃、易爆等安全风险,引发对锂电池安全性的疑虑。固态电池具有更高的安全性、更高的能量密度和更长的使用寿命,稳定性好的特点,在新一代电化学储能系统中崭露头角。固态电池的关键成分是固体电解质。硫化物电解质具有较高的离子导电性、一定的延伸性和较低的质量密度,是固态电池重要的备选材料之一。
图1 液态锂离子电池与固态锂电池示意图
硫化物固体电解质粒径测试的重要性
Eva Schlautmann 等人研究了Li6PS5Cl粒径对微观结构性能、载流子传输特性和倍率性能的影响[1]。Jun Zhao等人研究发现了,硫化固体电解质LGPS(Li10GeP2S12)与锂发生电化学反应时的化学力学失效对粒径依赖性[2],由此可见在固体电池生产过程中,电解质材料的粒径大小及分布测试至关重要。
硫化物固体电解质是通过合成制备,合成过程需要严格进行过程控制,以实现所需材料的特性。在生产过程中可以通过粒度监控可以优化合成工艺,缩短合成时间,提高合成效率。在电极制备时,粒径大小及分布也会影响电解质层的厚度和孔隙率以及涂布的均匀性。
Mastersizer 3000激光粒度仪具备宽测量范围,可测量从纳米级至毫米级颗粒粒径大小及分布,完全覆盖硫化物固体电解质从纳米级至微米级粒径范围。采用反傅里叶光路,单一镜头实现全量程测量。Mastersizer 3000激光粒度仪配备有干法测试和湿法测试装置可以满足不同状态样品粒径测试。
硫化物固体电解质粒径测试的干法配置
干法测试时需要气压分散并使用吸尘器收集样品颗粒。普通的干法装置需要配备有空压机或气路以提供气流。空压机提供的是压缩空气,其中含有水分,因此基于硫化物固体电解质本身的性质,普通的干法测试装置不能满足测试需求。
含磷的硫化物固体电解质的空气稳定性差,容易与空气中的水分反应释放有毒的H2S气体,所以在整个实验设计中要特别考虑到这一点,测试时使用惰性气体代替空气进行分散。例如N2。
硫化物固体电解质制备和加工是在低露点的洁净间进行的,该条件下的水分含量极低。同样我们的测试也需要在洁净间条件下,使用图2示意的干法测试仪器配置。将所有配置以及气瓶和吸尘器全部置于洁净间中,以保证整个测试流程中不会接触到水分。或者将全套干法配置放置在手套箱中,以确保测试过程中样品更稳定。
图2 干法测试配置示意图
测试结果
此次测试的硫化物固体电解质样本有团聚,测试优先选用了高能文丘管,使用惰性气体分散; 测试气压为4bar。粒径结果分布如下图3。两个固体电解质样品粒径基本分布在0.1-100 μm区间,但两款样品的主体粒径不同。1#样品粒径更小,大部分颗粒粒径小于1μm,但有少量的10μm以上的颗粒;2#样品呈现双峰,小于1μm颗粒占比低,主峰峰值在4μm左右。
图3 硫化物固体电解质粒径分布
结
论
Conclusion
硫化物固体电解质粒径大小及分布对其生产工艺优化、电池成品性能等有着重要影响,需要选择合适的测试方法表征其粒径大小。粉末样品可以采用干法测试,但基于硫化物固体电解质的空气不稳定性,测试的环境要具有极低水氧含量,甚至需要将仪器及附件全部放在手套箱中。同时,干法测试时需要使用惰性气体分散并根据粉末的团聚状况选择合适的文丘管。
参考文献
[1] Eva Schlautmann, Alexander weiβ, Oliver Maus, et al., Impact of the Solid Electrolyte Particle Size Distribution in Sulfide-Based Solid-State Battery Composites[J]. Advanced Energy Material, 2023, Volume 13, Issue 41.
[2] Jun Zhao, Chao Zhao, Jianping Zhu, et al., Size-Dependent Chemomechanical Failure of Sulfide Solid Electrolyte Particles during Electrochemical Reaction with Lithium[J]. Nano letters, 2021, Volume 22, Issue 1.
>>> 关于
的使命是通过对材料进行化学、物性和结构分析,打造出更胜一筹的客户导向型创新解决方案和服务,从而提高效率和产生可观的经济效益。通过利用包括人工智能和预测分析在内的最近技术发展,我们能够逐步实现这一目标。这将让各个行业和组织的科学家和工程师可解决一系列难题,如最大程度地提高生产率、开发更高质量的产品,并缩短产品上市时间。
联系我们
销售热线:+86 400 630 6902
售后热线:+86 400 820 6902
联系邮箱:info@malvern.com.cn
官方网址:www.malvernpanalytical.com.cn
仪器“焕“新,限时优惠,点击图片了解详情
全部评论(0条)
推荐阅读
-
- 【热点应用】Mastersizer3000激光粒度仪干法表征硫化固体电解质粒径大小及分布
- 本文介绍MS3000在洁净间中使用干法表征硫化物固体电解质的粒径大小及分布
-
- 使用BeNano表征单糖分子的粒径及其分布
- 采用丹东百特公司的BeNano 180 纳米粒度仪。BeNano采用纳秒级别高速相关器,为小颗粒的快速衰减相关曲线提供充足的短期相关计算范围。
-
- 【AN】乳剂粒径表征方案
- 本文的目的是探究对药 用乳剂粒度表征仪器的选择及数据分析。
-
- LS-909激光粒度仪测试水泥样品干法操作演示
- LS-909激光粒度仪测试水泥样品干法操作演示
-
- 激光粒度仪在导电剂表征中的应用
- 随着节能减炭的兴起和能源结构的调整,锂离子电池作为新能源汽车和储能设施的核心部件之一受到了越来越多的关注。
-
- 【AAV热点应用】Zetasizer精准表征rAAV颗粒粒径及衣壳滴度
- 6月1日,马尔文帕纳科动态光散射应用专家和GPC应用专家将在药视网网络药学讲堂直播《rAAV关键质量属性研究应用》的网络研讨会,敬请关注!
-
- 【药物颗粒形貌及粒径表征分析线上研讨会】答疑汇总
- 本次研讨会聚焦“颗粒物表征和分析在药物研发中的应用及应用”与“扫描电镜在药物粉体表征中的应用”两大主题。
-
- 药物粉体表征 | 药物固体密度表征
- 安东帕康塔的两款仪器Autotap和Ultrapyc 5000可以测试材料的振实密度和骨架密度。极其精 准的体积密度测量结果对制药行业是非常重要的,并且它们和样品的流动性及孔隙率息息相关。
-
- 热点应用丨上转换纳米颗粒的光物理性质表征
- 本文使用爱丁堡仪器FS5荧光光谱仪对上转换纳米颗粒的上转换发光进行完全表征。FS5灵活可选的光源、检测器和样品支架附件,使上转换光谱、寿命和量子产率能够在单个紧凑型仪器中完成表征。
-
- 【热点应用】负极电池材料的粒度粒形表征(上)
- Mastersizer 3000和M4分析电池负极材料,整合粒度与粒形分析结果,充分解析在流动性,反应活度,填充密度等性能上存在差异的原因。
-
- 扫描电子显微镜成像技术在质子交换膜或固体氧化物电解槽及燃料电池材料表征方面的应用
- 扫描电子显微镜成像技术在质子交换膜或固体氧化物电解槽及燃料电池材料表征方面的应用
①本文由仪器网入驻的作者或注册的会员撰写并发布,观点仅代表作者本人,不代表仪器网立场。若内容侵犯到您的合法权益,请及时告诉,我们立即通知作者,并马上删除。
②凡本网注明"来源:仪器网"的所有作品,版权均属于仪器网,转载时须经本网同意,并请注明仪器网(www.yiqi.com)。
③本网转载并注明来源的作品,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时,必须保留本网注明的作品来源,并自负版权等法律责任。
④若本站内容侵犯到您的合法权益,请及时告诉,我们马上修改或删除。邮箱:hezou_yiqi
最新话题
最新资讯
- 三思纵横力助建筑防水材料质量发展公益讲座 点亮美好未来之光
- 探索航空材料奥秘,揭秘工艺制造精髓 —— 三思纵横鼎力赞助2024中国航空创新材料与智能制造峰会
- 会议新闻 | 理加联合参加ECO-LAB与第十三届中国生态学家俱乐部学术论坛
- 小道快讯 ▏长步道9月度优秀员工表彰公告
- 【明美视角】诺贝尔化学奖背后的突破:微观成像与蛋白质科学的未来
- 科技赋能 产业升级 | 2024年石油化工科技装备会成功举办!
- 明美活动快讯|第七届中国秀丽线虫学术大会第一天
- 会议快讯!相约成都,上海新诺将参加中国稀土学会2024学术年会
- 安装案例 | 河南科技大学农学院Smartchem 450全自动化学分析仪 安装培训
- 仪器培训 | ASD地物光谱仪操作培训班(第八期)
作者榜
参与评论
登录后参与评论