• Production de piles lithium-ion

    Comment garantir la qualité de vos électrodes, électrolytes et piles lithium-ion par la recherche et le suivi de la production

  • Pour vous aider à obtenir la meilleure qualité de piles lithium-ion, Anton Paar propose des solutions pour la caractérisation des matériaux actifs dans la recherche sur les matériaux de piles, le contrôle des matières premières, la vérification de la qualité des électrolytes et des solvants avant utilisation, et bien plus encore.

    Nos instruments vous aideront à comprendre comment la taille des particules, la porosité, la densité, la viscosité, la viscoélasticité et l’adhérence de vos matériaux affectent le comportement et les performances de vos cellules, afin que vous puissiez ajuster ces paramètres pour créer le meilleur produit final.

    De la recherche à la production

    Recherche sur les matériaux des piles

    AntonPaar est votre partenaire de choix pour la recherche sur les matériaux des piles. Utilisez nos instruments pour déterminer la masse volumique apparente et du liquide, la zone de surface et la granulométrie, ainsi que la conductivité électrique locale, la topographie et la rugosité de la surface afin d’optimiser les paramètres de performance. Vous pouvez même utiliser nos instruments pour suivre les processus électrochimiques in situ afin de maximiser la capacité et les performances.

    La mesure de la taille des pores et de la distribution granulométrique des particules vous permet d’optimiser les propriétés de l’électrode de travail. Les appareils d’Anton Paar dédiés à la mesure de la masse volumique réelle fournissent des informations sur la densité massique/volumique appropriée dans un bloc pile afin que vous puissiez optimiser votre cellule pour les applications où la masse ou le volume est critique. Pour la recherche sur la prévention des défaillances du séparateur, la connaissance de la granulométrie des pores traversants permet d’identifier et de rejeter les matériaux inadaptés dès le départ. Comprendre comment vos électrodes fonctionnent au niveau nanométrique vous aide à optimiser les matériaux et la conception des électrodes pour prolonger à la fois la durée de vie et la capacité de vos batteries.

    Si le comportement de sécurité thermique de votre produit est une partie importante de votre recherche, mesurer le point éclair vous fournira de précieuses informations. Pour les électrolytes hautes performances, la connaissance de la viscosité peut améliorer la conductivité ionique de l’électrolyte. Dans la recherche de nouveaux matériaux utilisés dans les anodes, les cathodes et les séparateurs, la synthèse micro-ondes ouvre des conditions de réaction sans précédent conduisant à de nouvelles structures.

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    Contrôle de qualité entrant

    Le contrôle de qualité entrant garantit que seules les matières premières de la plus haute qualité sont acceptées et utilisées dans la production. Première étape importante, le dispositif d’échantillonnage représentatif d’Anton Paar vous aide à réduire considérablement la variabilité des résultats de vos analyses de poudre en veillant à ce que les résultats sur lesquels vous basez vos décisions proviennent d’échantillons représentatifs.

    La mesure de la taille des particules de la matière première des électrodes vous permet de minimiser le risque de devoir rejeter des lots de production entiers. Les mesures de masse volumique des prises sur les poudres permettent d’identifier les lots de poudre qui se comportent différemment. Vous pouvez alors prendre les mesures nécessaires pour assurer un traitement cohérent des poudres. La mesure de la taille des pores traversants vous permet de sélectionner uniquement les matériaux appropriés afin de minimiser le risque de défaillance du séparateur.

    Grâce à la mesure de la masse volumique, vous pouvez identifier les solvants et les réactifs liquides et de vérifier leur qualité. Pour les semi-solides et les solides comme les électrolytes à base de polymère, l’indice de réfraction et la concentration peuvent être mesurés avec un réfractomètre. Lorsque les matériaux sont chers ou livrés dans un conteneur, ils peuvent être identifiés grâce à un emballage avec un spectromètre Raman sans ouvrir le conteneur.

    L’analyse élémentaire des composés de batterie Li-ion est réalisée avec ICP-OES pour l’analyse de composition et ICP-MS pour l’analyse de contamination. Pour les deux techniques, un échantillon correctement minéralisé est nécessaire, ce qui ne peut être obtenu qu’avec une minéralisation acide assistée par micro-ondes.

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    Préparation de la boue

    Le bon mélange de boue est la condition préalable à la fabrication réussie de piles lithium-ion. À cet égard, la technologie d’Anton Paar peut vous aider de nombreuses façons : Pendant le mélange de la boue, une agitation inutile dégrade les structures internes avec le temps.

    Pour obtenir une homogénéité maximale sans rupture des particules, vous pouvez mesurer la masse volumique, la taille des particules et le potentiel zêta de la boue avec les appareils Anton Paar et effectuer les réglages appropriés. Mesurez et ajustez la viscosité de la boue pour la rendre facilement pompable et la stocker sans sédimentation. 

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    Enrobage et séchage

    Pour s’assurer que la boue d’électrode forme un feuille uniforme avec une épaisseur de revêtement homogène afin de garantir une recharge correcte pendant la durée de vie de la batterie, utilisez un rhéomètre Anton Paar pour une analyse approfondie.

    Les études effectuées à l’aide de rhéomètres et de viscosimètres vous aident à adapter le processus d’application en ajustant le débit et la géométrie de la buse pour obtenir une restructuration optimale de la boue après application. Cela permet un nivellement idéal et empêche l’affaissement, ce qui se traduit par une épaisseur de couche régulière, ce qui est crucial dans la fabrication de piles de petite taille.

    La mesure de l’adhérence de la couche avec des instruments de test de rayure vous aide à prendre les mesures nécessaires pour que l’électrode ne se délamine pas.

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    Calandrage / découpe d’électrodes / assemblage de cellules

    Le processus de calandrage a un impact considérable sur la structure des pores et donc sur les performances électrochimiques des cellules de piles lithium-ion. Pour optimiser les matériaux que vous utilisez ainsi que les paramètres de votre processus, il est important de quantifier la porosité et les propriétés nanomécaniques de la feuille d’électrode collée/l’électrode pressée.

    Pour ce faire, vous pouvez mesurer le volume et la distribution granulométrique des pores à l’aide du porosimètre d’intrusion au mercure d’Anton Paar ou en évaluant les propriétés mécaniques à l’échelle nanométrique à l’aide de l’AFM Tosca d’Anton Paar.

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    Remplissage et formation d’électrolytes

    Avant de remplir les électrolytes, il convient de vérifier leur qualité afin de ne pas obtenir une pile qui donnerait un mauvais rendement. La mesure de la masse volumique est un moyen fiable de vérifier que la composition des électrolytes correspond aux exigences et aux spécifications.

    Pendant le processus de remplissage, un rhéomètre peut vous aider à savoir comment régler la géométrie de la buse et la puissance de la pompe.

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  • Trouvez la solution adaptée à vos besoins

    SolutionVotre avantageInstrument

    Vous devez améliorer le comportement de charge/décharge, la capacité ou la densité de puissance.

    Mesurez la granulométrie par diffraction laser et DLS, ou étudiez la nanostructure de votre électrode en utilisant la diffusion des rayons X aux petits angles.

    En adaptant la distribution granulométrique des particules du matériau des électrodes, les paramètres de performance peuvent être optimisés. Comprendre comment votre électrode interagit avec l’électrolyte vous aidera à améliorer la capacité et la durée de vie de votre batterie.

     

    Vous devez vous assurer que les matériaux livrés sont ceux qui ont été commandés, qu’ils sont propres et purs, qu’ils ont la bonne concentration et que les résultats de mesure obtenus sont conformes aux informations sur la matière première fournie.

    La mesure de la masse volumique constitue un contrôle de qualité rapide et pratique sur toutes les matières premières liquides.

    Une analyse rapide, précise et sûre de toutes les matières premières liquides permet d’éviter les erreurs lors du processus R&D et garantit des performances de batterie optimales.

     

    Vous devez comprendre les propriétés des matériaux utilisés dans la boue d’électrode pour vous assurer que le mélange de boue aura la bonne composition et la bonne consistance.

    Vérifiez la masse volumique, la viscosité, la viscoélasticité et le comportement thixotrope des matériaux des boues pour garantir la consistance et la qualité.

    Ces contrôles de la masse volumique et de la viscosité assurent la traçabilité et permettent de réaliser des économies importantes en termes de matériaux, de coûts et de temps.

     

    Vous souhaitez réduire la quantité d’échantillon de boue nécessaire à l’analyse afin d’obtenir des résultats rapides et de réduire les coûts en temps et en matériel.

    Mesurez la densité à l’aide d’un densimètre de paillasse.

    Les contrôles rapides de la densité ne nécessitent qu’une petite quantité de boue, ce qui permet d’économiser de l’argent sans compromettre les résultats de la recherche.

     

    Vous voulez minimiser le risque de défaillance de l’électrode due à une mauvaise adhérence du revêtement.

    Déterminez le potentiel zêta, car il est en corrélation avec l’adhérence du revêtement.

    La connaissance du potentiel zêta vous permet d’optimiser les caractéristiques de la surface pour obtenir une adhérence optimale, qui est moins susceptible d’entraîner une défaillance de l’électrode.

    • SurPASS 3
     

    Vous voulez produire des cellules offrant une meilleure rétention de la capacité de charge.

    Mesurez la distribution granulométrique des microspores et mésopores par adsorption de gaz.

    Sur la base de ces résultats, vous pouvez optimiser la nanostructure des matériaux pour améliorer la diffusion et réduire les changements de volume dans l’électrode de travail.

     

    Vous voulez produire des piles lithium-ion dont les performances de charge/décharge sont prévisibles et reproductibles.

    Mesurez la zone de surface par adsorption de gaz.

    En connaissant la zone de surface, il est possible de l’ajuster pour obtenir les caractéristiques de courant appropriées des solides de l’électrode.

     

    Vous voulez avoir un contact constant et amélioré entre les particules pour obtenir une résistance interparticulaire plus faible et fabriquer des électrodes plus fines.

    Mesurez la masse volumique des prises.

    Les résultats peuvent être utilisés pour optimiser la densité de tassement des particules.

     

    Vous voulez minimiser le risque de défaillance du séparateur lié à l’utilisation de matériaux inappropriés.

    Mesurez la taille des pores traversants par porométrie capillaire.

    Cette analyse permet d’identifier et de rejeter facilement les matériaux inadaptés.

     

    Vous voulez réduire au minimum le risque de défaillance du séparateur en lié à un mouillage incomplet.

    Déterminez le potentiel zêta car il est corrélé au mouillage.

    Vous pouvez utiliser cette information pour éviter la résistance parasitaire au niveau de l’interface séparateur/électrode due à un mouillage incomplet.

    • SurPASS 3
     

    Vous devez optimiser la densité d’énergie de l’électrode.

    Mesurez la conductivité électrique locale à l’échelle nanométrique par microscopie à force atomique.

    Optimisez les performances de l’électrode en termes de capacité et de densité d’énergie en ajustant le rapport des différents composants fonctionnels via des paramètres nanoélectriques.

     

    Vous devez développer des électrolytes hautes performances qui permettent une charge et une décharge rapides sur une plage de températures étendue.

    Mesurez la viscosité de votre électrolyte avec un viscosimètre à bille roulante

    La connaissance de la viscosité permet un réglage fin de la conductivité ionique de l’électrolyte.

     

    Vous souhaitez en savoir plus sur la sécurité thermique de vos batteries lithium-ion.

    Effectuez des mesures de point éclair sur vos électrolytes en cours d’utilisation.

    Déterminer le point éclair de vos électrolytes vous permet d’optimiser le comportement de sécurité thermique et les performances de vos batteries.

     

    Vous devez rechercher et développer de nouveaux matériaux de batterie

    Réalisez en toute sécurité vos réactions de synthèse dans un réacteur micro-ondes jusqu’à 300 °C et 80 bars

    Production hautement efficace et sécurisée de nouveaux matériaux de batterie pour des performances de batterie avancées. En combinant la synthèse et la spectroscopie Raman, vous pouvez même optimiser le temps de réaction afin d’augmenter l’efficacité.

     

    Vous voulez vous assurer que vos poudres brutes ont des particules de la taille appropriée pour un traitement ultérieur.

    Analysez la taille et la distribution granulométrique des particules

    L’acquisition de connaissances sur ces paramètres clés vous aidera à décider si vous devez poursuivre le traitement ou rejeter le matériau.

     

    Vous voulez réduire la variabilité des résultats de vos analyses de poudres.

    Utilisez un échantillonnage représentatif grâce à la division rotative.

    Lorsque les échantillons sont représentatifs, vous gagnez du temps, car il faut moins d’analyses répétées pour obtenir des résultats plus représentatifs et plus précis.

     

    Vous voulez garantir une manipulation uniforme des poudres.

    Mesurez la masse volumique des prises.

    Cette mesure vous permet d’identifier les lots de poudre qui se comportent différemment.

     

    Vous voulez que vos cellules li-ion aient des performances de charge/décharge prévisibles et reproductibles.

    Mesurez la zone de surface par adsorption de gaz.

    Les caractéristiques de courant des solides de l’électrode peuvent être ajustées pour améliorer les performances de charge/décharge.

     

    Vous voulez optimiser la taille de l’emballage et l’espace libre de l’électrolyte en ayant la meilleure densité massique/volumique possible.

    Mesurez la densité réelle grâce à la pycnométrie à gaz.

    L’amélioration de la densité massique/volumique permet de réduire la taille de l’emballage.

     

    Vous voulez définir une formule de boue cohérente et avoir un comportement prévisible de la boue.

    Mesurez la zone de surface par adsorption de gaz.

    Les coûts des matériaux sont réduits et une qualité constante est assurée.

     

    En tant que responsable qualité de la production de batteries lithium-ion, vous devez garantir un contrôle qualité rapide des électrolytes.

    Mesurez l’indice de réfraction ou la concentration d’électrolytes, qu’il s’agisse d’un liquide ou d’un polymère.

    La production de batteries avec un taux d’efficacité idéal est garantie.

     

    Vous devez vous assurer que les matériaux livrés sont ceux commandés, qu’ils sont propres et purs, sans gaspiller de matériaux coûteux en analyse ou en ouvrant le conteneur.

    Mesurez un spectre Raman et comparez-le avec un spectre de bibliothèque défini pour vérifier votre matière première entrante, même sur des solides tels que les matériaux de membrane et le graphène.

    Analyse rapide, précise et non invasive, même à travers l’emballage.

     

    Vous souhaitez optimiser la préparation de vos échantillons pour l’analyse élémentaire ultérieure.

    Minéralisez votre échantillon avec un système à micro-ondes.

    Échantillon parfaitement préparé et reproductible pour l’analyse élémentaire ultérieure.

     

    Vous voulez savoir si la matière première des électrodes forme des agrégats.

    Mesurez la taille des particules.

    Grâce à ces connaissances, les performances des électrodes peuvent être optimisées en modifiant ou en échangeant les matières premières.

    • Litesizer 100
    • Litesizer 500
    • PSA
     

    Vous voulez comprendre la tendance à l’agrégation de la dispersion des boues d’anode et de cathode.

    Mesurez le potentiel zêta par diffusion électrophorétique de la lumière.

    Utilisez les résultats pour formuler une dispersion de boue stable et optimiser la performance des électrodes.

    • Litesizer 100
    • Litesizer 500
     

    Vous voulez éviter une agitation inutile de la boue en déterminant le temps nécessaire pour atteindre l’homogénéité.

    Mesurez la masse volumique, la viscosité, la viscoélasticité et le comportement thixotrope.

    Ces mesures indiquent la quantité de mélange nécessaire appropriée pour optimiser des paramètres tels que la vitesse, le temps et la température et réduire les coûts de matériaux.

     

    Vous voulez pomper la boue hors du réservoir de manière simple et fluide.

    Déterminez les viscosités dépendantes du gradient de cisaillement et le seuil d’écoulement.

    La connaissance de la puissance de pompage requise permet de choisir une pompe appropriée ou d’ajuster la formule pour une meilleure pompabilité.

     

    Vous voulez trouver la consistance parfaite de la boue afin qu’elle puisse être facilement stockée et utilisée même après un certain temps sans perte de qualité.

    Testez la constance de sédimentation de la boue en effectuant des tests de viscoélasticité et des mesures du potentiel zêta.

    Ces connaissances permettent de prendre des mesures pour empêcher les particules de sédimenter avec le temps et de maintenir l’homogénéité.

     

    Le revêtement des électrodes se délamine trop tôt.

    Mesurez l’adhérence des différents revêtements à l’aide de scratch testeurs.

    Les résultats permettent de vérifier par recoupement si la modification des paramètres du revêtement améliore ou entrave la délamination.

     

    Vous voulez améliorer le processus de revêtement et obtenir une couche parfaitement formée.

    Mesurez la thixotropie et la restructuration.

    La courbe des résultats indique le temps de restructuration de la boue après application et vous aide à trouver comment obtenir un bon nivellement de la surface.

     

    Vous voulez obtenir une densité massique/volumique optimisée dans le bloc pile fabriqué.

    Mesurez la densité réelle grâce à la pycnométrie à gaz.

    Le résultat permet d’ajuster correctement la formule et les paramètres du processus si nécessaire.

     

    Vous voulez définir la taille et le volume des pores de vos feuilles d’électrodes collées/électrodes pressées.

    Mesurez le volume quantitatif des pores et la distribution granulométrique des pores des électrodes sèches par porosimétrie à intrusion de mercure.

    Grâce à ces connaissances, il est possible de spécifier les matériaux et les paramètres du processus.

     

    Vous devez évaluer l’intégrité mécanique du produit fini à l’échelle nanométrique afin d’optimiser la composition du matériau.

    Mesurez les propriétés mécaniques locales à l’échelle nanométrique par microscopie à force atomique.

    Sur la base de la distribution du comportement nanomécanique, les performances de l’électrode peuvent être optimisées en ajustant le rapport des différents composants fonctionnels,

     

    Vous devez vérifier la qualité des électrolytes avant le remplissage.

    Effectuez des contrôles de qualité rapides sur les électrolytes remplis pour garantir la qualité et réduire le risque de problèmes résultant de matières premières de mauvaise qualité.

    Pour un contrôle fiable de la composition de l’électrolyte, la mesure de la masse volumique est la solution idéale pour éviter de livrer des batteries aux performances médiocres, tout en répondant aux exigences et spécifications.

     

    Comment doit être conçue la buse pour le remplissage des électrolytes ?

    Effectuez des mesures de viscosité et déterminez le seuil d’écoulement pour ajuster la géométrie de la buse et la puissance de la pompe.

    Vous obtenez un remplissage idéal des piles sans éclaboussures, ni gouttes et ni formation de bulles d’air.

     

    Vous n’avez pas trouvé votre situation spécifique ? Anton Paar a toujours la solution à vos problèmes. N’hésitez pas à nous contacter pour plus d’informations. 

  • 3 ans de garantie

    • Depuis le 1er janvier 2020, tous les nouveaux instruments* d’Anton Paar incluent la réparation sur une période de 3 ans.
    • Les clients évitent les coûts imprévus et peuvent se fier à leur instrument en permanence.
    • En plus de la garantie, il y a un large éventail de services supplémentaires et d’options de maintenance disponibles.

    * En raison de la technologie qu’ils utilisent, certains instruments requièrent un entretien conformément au planning de maintenance. Les 3 ans de garantie sont conditionnés par le respect du planning de maintenance.

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  • Automatisation pour vos laboratoires de Recherche et Développement et de Contrôle qualité

    Anton Paar propose des solutions entièrement automatisées et personnalisables selon vos besoins.

    Rhéomètre à haut débit HTR

    Le HTR dispose d’un rhéomètre MCR complet offrant une solution entièrement automatisée pour vos tests rhéologiques, de l’identification des échantillons au nettoyage de la géométrie.

    Avantages

    • Mesures rhéologiques entièrement automatisées des matériaux et des solutions d’électrodes
    • Tests haut débit pour une commercialisation accélérée et un contrôle qualité amélioré
    • Découpe et nettoyage automatisés des échantillons pour une reproductibilité élevée
    • Élimination des erreurs humaines
    • Analyse rhéologique 24h/24 7j/7
    • La communication bidirectionnelle avec votre système LIMS garantit un accès rapide aux données, ainsi que leur flexibilité et leur intégrité

    Plateforme HTX haut débit

    La plateforme HTX d’Anton Paar est une solution de pointe pour votre flux de travail automatisé de laboratoire. La préparation des échantillons et différentes analyses sont combinées dans une solution automatisée et personnalisée.

    Avantages

    • Un système fournit des analyses automatisées (par exemple, la masse volumique, la granulométrie, le pH, la viscosité, etc.) de vos matériaux et solutions d’électrodes
    • Préparation et test des échantillons optimisés
    • Sécurité des employés manipulant des substances dangereuses
    • Élimination des erreurs humaines
    • Le système fonctionne 24h/24, 7j/7
    • Une communication bidirectionnelle avec votre LIMS garantit la flexibilité maximale des différents flux de travail de préparation des échantillons