• Produzione di batterie agli ioni di litio

    Come assicurare l'alta qualità di elettrodi, elettroliti e batterie agli ioni di litio mediante il monitoraggio della produzione e la ricerca

  • Per supportarvi nel raggiungimento della massima qualità delle batterie agli ioni di litio, Anton Paar offre soluzioni per la caratterizzazione dei materiali attivi nella ricerca dei materiali per le batterie, per il controllo delle materie prime, la verifica della qualità degli elettroliti e dei solventi prima dell'uso, e molto altro.

    I nostri strumenti vi aiuteranno a capire come la dimensione delle particelle, la porosità, la densità, la viscosità, la viscoelasticità e l'adesione dei materiali influiscono sul comportamento e la prestazione delle pile, in modo da poter regolare questi parametri per creare il miglior prodotto finale possibile.

    Dalla ricerca alla produzione

    Ricerca di materiali per le batterie

    Anton Paar è il vostro partner affidabile per la ricerca dei materiali per batterie. Utilizzate i nostri strumenti per determinare la densità dei liquidi e la densità apparente, l'area superficiale, la granulometria, la conduttività elettrica locale, la topografia e la rugosità superficiale in modo da ottimizzare i parametri delle prestazioni. Potete persino utilizzare i nostri strumenti per seguire i processi elettrochimici in situ al fine di massimizzare capacità e prestazioni.

    La misurazione della dimensione di pori e della distribuzione dimensionale delle particelle consente di ottimizzare le proprietà dell'elettrodo di esercizio. I dispositivi di Anton Paar per misurare la densità reale forniscono informazioni sulla densità appropriata massa/volume in una batteria così da poter ottimizzare la pila per applicazioni in cui massa o volume sono fondamentali. Per la ricerca volta a prevenire il guasto del separatore, conoscere la dimensione dei pori significa poter identificare e scartare fin da subito i materiali inadatti. Capire come funzionano gli elettrodi a livello nanometrico contribuisce a ottimizzare i materiali degli elettrodi e il design degli elettrodi per estendere sia la durata che la capacità delle batterie.

    Se il comportamento di sicurezza termica del prodotto è una parte importante della vostra ricerca, misurate il punto di infiammabilità per ottenere informazioni preziose. Per gli elettroliti ad alte prestazioni, la conoscenza della viscosità può migliorare la conduttività ionica dell'elettrolita. Nella ricerca di nuovi materiali utilizzati in anodi, catodi e separatori, la sintesi a microonde apre a condizioni di reazione senza precedenti che portano a nuove strutture.

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    Controllo qualità in ingresso

    Il controllo di qualità in ingresso assicura che solo le materie prime con la massima qualità vengono accettate e utilizzate nella produzione. Come primo passo importante, il dispositivo di Anton Paar per il campionamento rappresentativo aiuta a ridurre significativamente la variabilità nei risultati di analisi delle polveri, garantendo che i risultati su cui si basano le decisioni arrivino da campioni rappresentativi.

    Misurare la dimensione delle particelle della materia prima dell'elettrodo aiuta a ridurre al minimo il rischio di dover scartare interi lotti di produzione. Le misure della densità apparente sulle polveri identificano i lotti di polveri con comportamenti diversi in modo da poter adottare misure per assicurare una manipolazione coerente delle polveri stesse. La misura della dimensione dei pori consente di selezionare solo i materiali giusti per ridurre al minimo il rischio di guasto del separatore.

    Con una misura della densità si possono identificare solventi e reagenti liquidi e verificarne la qualità. Per semisolidi e solidi come gli elettroliti a base di polimeri, l'indice di rifrazione o la concentrazione possono essere misurati con un rifrattometro. Quando i materiali sono costosi o vengono consegnati in un contenitore, possono essere identificati attraverso l'imballaggio con uno spettrometro Raman senza aprire il contenitore.

    L'analisi elementare dei composti delle batterie agli ioni di litio viene eseguita con ICP-OES per l'analisi della composizione e ICP-MS per l'analisi della contaminazione. Per entrambe le tecniche è necessario un campione adeguatamente digerito, che può essere ottenuto solo con la digestione acida assistita da microonde.

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    Preparazione dello slurry

    La giusta miscela di slurry è il prerequisito per una produzione di batterie agli ioni di litio riuscita. In tal senso la tecnologia di Anton Paar può contribuire in diversi modi: col tempo, durante la miscela dello slurry l'agitazione non necessaria degrada le struttura interne.

    Per ottenere la massima omogeneità senza rottura delle particelle, si può misurare la densità dello slurry, la granulometria e il potenziale zeta con i dispositivi Anton Paar ed effettuare gli aggiustamenti appropriati. Misurate e adeguate la viscosità dello slurry per renderlo facilmente erogabile e conservarlo bene senza sedimentazione. 

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    Rivestimento ed essiccazione

    Per assicurare che lo slurry di elettrodi formi una pellicola uniforme con uno spessore omogeneo del rivestimento e garantire così la giusta ricaricabilità per la durata della batteria, utilizzate un reometro Anton Paar per analisi approfondite.

    Gli studi con reometri e viscosimetri aiutano ad adeguare il processo di applicazione adattando la portata e la geometria dell'ugello per ottenere un recupero strutturale ottimizzato dello slurry dopo l'applicazione. Ciò consente un livellamento ideale e previene i cedimenti, con conseguente spessore uniforme degli strati, fondamentale per creare batterie più piccole.

    Misurando l'adesione dello strato con strumenti di scratch test, si possono adottare misure per assicurare che l'elettrodo non si delamini.

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    Calandratura / taglio degli elettrodi / montaggio della batteria

    Il processo di calandratura ha un influsso fondamentale sulla struttura dei pori e quindi sulla prestazione elettrochimica delle batterie agli ioni di litio. Per ottimizzare i materiali utilizzati oltre ai parametri di processo, è importante quantificare la porosità e le proprietà nanometriche nella pellicola di elettrodi incollata/elettrodo pressato.

    È possibile farlo misurando il volume dei pori e la distribuzione delle dimensioni dei pori utilizzando il porosimetro a intrusione di mercurio di Anton Paar o valutando le proprietà meccaniche su scala nanometrica utilizzando Tosca AFM di Anton Paar.

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    Riempimento e formazione degli elettroliti

    Prima di riempire gli elettroliti, ne andrebbe controllata la qualità per evitare di fornire una batteria con una prestazione scarsa. Misurare la densità è un modo affidabile per controllare che la composizione dell'elettrolita corrisponda a requisiti e specifiche.

    Durante il processo di riempimento, un reometro può contribuire a sapere come regolare la geometria dell'ugello e la potenza della pompa.

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  • Trovate la soluzione ideale

    SoluzioneIl vostro vantaggioStrumento

    Dovete migliorare il comportamento di carica/scarica, la capacità o la densità di potenza.

    Misurare la granulometria con la diffrazione laser e DLS, o indagare sulla nanostruttura dell'elettrodo utilizzando la diffusione di raggi X a piccolo angolo.

    Adattando la distribuzione dimensionale delle particelle del materiale dell'elettrodo è possibile ottimizzare i parametri prestazionali. Capire come l'elettrodo interagisce con l'elettrolito aiuterà a migliorare la capacità e la durata della batteria.

     

    Dovete assicurarvi che i materiali consegnati siano quelli ordinati, siano puliti, abbiano la giusta concentrazione e che i risultati di misura ottenuti siano conformi alle informazioni sulla materia prima fornita.

    Misurate la densità come controllo di qualità rapido e comodo su tutte le materie prime liquide.

    L'analisi rapida, accurata, automatizzata e sicura di tutte le materie prime liquide consente di evitare errori nella ricerca e sviluppo e assicura una prestazione ideale della batteria.

     

    Dovete comprendere le proprietà dei materiali utilizzati nello slurry di elettrodi per assicurare che la miscela dello slurry avrà la giusta composizione e consistenza.

    Controllate la densità, la viscosità, la viscoelasticità e il comportamento tissotropico di materiali di slurry per assicurare uniformità e qualità.

    Questi controlli di densità e viscosità forniscono la tracciabilità e si traducono in risparmi significativi in termini di materiale, costo e tempo.

     

    Volete ridurre la quantità di campione di slurry necessario per l'analisi, in modo da ottenere risultati rapidi e ridurrei tempi e i costi del materiale.

    Misurate la densità con un densimetro da banco.

    I controlli rapidi della densità richiedono solo una piccola quantità di slurry, permettendo di risparmiare denaro senza compromettere i risultati della ricerca.

     

    Volete ridurre al minimo il rischio di guasto degli elettrodi dovuto alla scarsa adesione del rivestimento.

    Determinate il potenziale zeta, che è correlato all'adesione del rivestimento.

    Conoscere il potenziale zeta consente di ottimizzare le caratteristiche superficiali per ottenere un'adesione ottimale, che con meno probabilità porta a un guasto degli elettrodi.

     

    Volete produrre pile con un miglior mantenimento della capacità di carica.

    Misurate la distribuzione dimensionale di micropori e mesopori mediante l'adsorbimento di gas.

    Sulla base di questi risultati, è possibile ottimizzare la nanostruttura dei materiali per migliorare la diffusione e ridurre i cambi di volume nell'elettrodo di esercizio.

     

    Volete produrre pile agli ioni di litio che abbiano una prestazione di carica/scarica prevedibile e riproducibile.

    Misurate l'area superficiale mediante adsorbimento di gas.

    Conoscendo l'area superficiale, la si può adattare per raggiungere le caratteristiche attuali appropriate dei solidi degli elettrodi.

     

    Volete avere un contatto particella-particella uniforme e migliorato per ottenere una resistenza interparticellare più bassa e creare elettrodi più sottili.

    Misurate la densità apparente.

    I risultati possono essere utilizzati per ottimizzare la densità di registrazione delle particelle.

     

    Volete ridurre al minimo il rischio di guasto del separatore dovuto all'uso di materiali inadatti.

    Misurate la dimensione dei pori mediante porometria capillare.

    Con questa analisi, è facile identificare ed eliminare i materiali inadatti.

     

    Volete ridurre al minimo il rischio di guasto del separatore dovuto a bagnatura incompleta.

    Determinate il potenziale zeta, che è correlato alla bagnatura.

    Questa informazione può essere utilizzata per evitare la resistenza parassitaria sull'interfaccia separatore/elettrodo dovuta a bagnatura incompleta.

     

    È necessario ottimizzare la densità di energia dell'elettrodo.

    Misurare la conduttività elettrica locale su scala nanometrica mediante microscopia a forza atomica.

    Ottimizzare le prestazioni dell'elettrodo in termini di capacità e densità di energia regolando il rapporto tra i diversi componenti funzionali in base a parametri nanoelettrici.

     

    È necessario sviluppare elettroliti ad alte prestazioni che consentano una carica e scarica rapide su un ampio intervallo di temperature.

    Misurare la viscosità dell'elettrolita con un viscosimetro a sfera rotante

    La conoscenza della viscosità consente di regolare con precisione la conduttività ionica dell'elettrolita.

     

    Vi interessa la sicurezza termica delle batterie agli ioni di litio.

    Effettuare misurazioni del punto di infiammabilità sugli elettroliti in uso.

    Determinando il punto di infiammabilità degli elettroliti, potete ottimizzare il comportamento di sicurezza termica e le prestazioni delle batterie.

     

    È necessario trovare e sviluppare nuovi materiali per le batterie

    Eseguire in sicurezza le reazioni di sintesi in un reattore a microonde fino a 300 °C e 80 bar

    Produzione altamente efficiente e sicura di nuovi materiali per batterie che portano a prestazioni avanzate della batteria. Combinando la sintesi con la spettroscopia Raman è possibile anche ottimizzare il tempo di reazione per aumentare l'efficienza.

     

    Volete assicurare che le polveri grezze abbiano la giusta dimensione delle particelle per la successiva lavorazione.

    Analizzate la dimensione delle particelle e la distribuzione dimensionale delle stesse.

    Conoscere questi parametri chiave aiuta a decidere se continuare la lavorazione o scartare il materiale.

     

    Volete ridurre la variabilità nei risultati di analisi delle polveri.

    Utilizzate il campionamento rappresentativo mediante separazione rotatoria.

    Quando i campioni sono rappresentativi, si risparmia tempo perché servono meno analisi ripetute per ottenere risultati più rappresentativi e più precisi.

     

    Volete assicurare una manipolazione delle polveri uniforme.

    Misurate la densità apparente.

    Questa misura consente di identificare lotti di polveri con comportamenti diversi.

     

    Volete che le vostre pile agli ioni di litio che abbiano una prestazione di carica/scarica prevedibile e riproducibile.

    Misurate l'area superficiale mediante adsorbimento di gas.

    Le caratteristiche attuali dei solidi degli elettrodi possono essere regolate per migliorare la prestazione di carica/scarica.

     

    Volete ottimizzare la dimensione della confezione e lo spazio libero di elettrolita con la migliore soluzione possibile massa/volume.

    Misurate la densità reale mediante picnometria a gas.

    Una densità migliorata massa/volume consente di ridurre la dimensione della confezione.

     

    Volete definire una formulazione uniforme dello slurry e avere un comportamento prevedibile dello stesso.

    Misurate l'area superficiale mediante adsorbimento di gas.

    I costi dei materiali sono ridotti ed è garantita una qualità uniforme.

     

    In qualità di responsabile della qualità nella produzione di batterie agli ioni di litio, è necessario garantire un rapido controllo della qualità degli elettroliti.

    Misurare l'indice di rifrazione o la concentrazione di elettroliti, indipendentemente dal fatto che si tratti di un liquido o di un polimero.

    Viene garantita la produzione di batterie con un tasso di efficienza ideale.

     

    È necessario assicurarsi che i materiali consegnati siano quelli ordinati, siano puliti e puri, senza spreco di materiale costoso in analisi o aprire il contenitore.

    Misurare uno spettro Raman e confrontarlo con uno spettro di libreria definito per verificare la materia prima in ingresso, anche su solidi come materiali a membrana e grafene.

    Analisi veloce, accurata e non invasiva, anche attraverso il l'imballaggio.

     

    Si desidera ottimizzare la preparazione del campione per la successiva analisi elementare.

    Digerire il campione con un sistema a microonde.

    Campione perfettamente preparato e riproducibile per la successiva analisi elementare.

     

    Volete scoprire se la materia prima degli elettrodi forma aggregati.

    Misurate le dimensioni particellari.

    Questa informazione consente di ottimizzare la prestazione degli elettrodi modificando o cambiando le materie prime.

     

    Volete conoscere la tendenza all'aggregazione della dispersione di slurry di anodi e catodi.

    Misurate il potenziale zeta mediante ELS.

    Utilizzate i risultati per formulare una dispersione di slurry stabile e ottimizzare la prestazione degli elettrodi.

     

    Volete evitare un'agitazione non necessaria dello slurry determinando il tempo necessario per arrivare all'omogeneità.

    Misurate la densità, la viscosità, la viscoelasticità e il comportamento tissotropico.

    Queste misure indicano la quantità giusta di miscela necessaria per ottimizzare parametri quali velocità, tempo e temperatura e per risparmiare sui costi dei materiali.

     

    Volete erogare lo slurry dal serbatoio in modo semplice.

    Determinate le viscosità dipendenti dalla velocità di taglio e il limite di scorrimento.

    Conoscendo la potenza di erogazione necessaria, è possibile scegliere una pompa adeguata o regolare la formulazione per una migliore erogabilità.

     

    Volete trovare la consistenza perfetta dello slurry, in modo da poterlo conservare facilmente e utilizzare anche dopo qualche tempo senza compromettere la qualità.

    Testate la stabilità della sedimentazione dello slurry eseguendo test di viscoelasticità e misure del potenziale zeta.

    Con queste informazioni è possibile adottare misure per evitare che le particelle si sedimentino nel tempo e per mantenere l'omogeneità.

     

    Il rivestimento degli elettrodi si delamina troppo presto.

    Misurate l'adesione di diversi rivestimenti con scratch tester.

    I risultati consentono un controllo incrociato per vedere se, cambiando i parametri di rivestimento, la delaminazione migliora o peggiora.

     

    Volete migliorare il processo di rivestimento e ottenere una stratificazione perfetta.

    Misurate la tissotropia e il recupero strutturale.

    La curva dei risultati mostra il tempo di recupero dello slurry dopo l'applicazione e aiuta a capire come ottenere un buon livellamento superficiale.

     

    Volete ottenere una densità massa/volume ottimizzata nella confezione della batteria prodotta.

    Misurate la densità reale mediante picnometria a gas.

    Il risultato consente di adattare in modo appropriato la formulazione e di trovare i parametri di processo necessari.

     

    Volete definire la dimensione dei pori e il volume dei pori delle pellicole di elettrodi incollate/elettrodi pressati.

    Misurate il volume quantitativo di pori e la distribuzione dimensionale delle particelle degli elettrodi asciutti mediante porosimetria a intrusione di mercurio.

    Queste informazioni consentono di specificare i materiali e i parametri di processo.

     

    È necessario valutare l'integrità meccanica del prodotto finito su scala nanometrica per ottimizzare la composizione del materiale.

    Misurare le proprietà meccaniche locali su scala nanometrica mediante microscopia a forza atomica.

    Sulla base della distribuzione del comportamento nanomeccanico, le prestazioni dell'elettrodo possono essere ottimizzate regolando il rapporto tra i diversi componenti funzionali,

     

    È necessario controllare la qualità degli elettroliti prima del riempimento.

    Eseguire rapidi controlli di qualità sugli elettroliti riempiti per garantire la qualità e ridurre il rischio di problemi derivanti da materie prime di scarsa qualità.

    Per un controllo affidabile della composizione dell'elettrolito, la misurazione della densità è la soluzione ideale per evitare di fornire batterie con prestazioni scadenti, pur corrispondenti a requisiti e specifiche.

     

    Come progettare l'ugello per il processo di riempimento degli elettroliti?

    Eseguite misure della viscosità e determinate il limite di scorrimento per adeguare la geometria dell'ugello e la potenza della pompa.

    Si ottiene così il riempimento ideale delle batterie senza spruzzi, gocciolamenti e formazione di bolle d'aria.

     

    Non avete trovato la vostra situazione specifica? Anton Paar ha sicuramente una soluzione al vostro problema. Contattateci per maggiori informazioni. 

  • 3 anni di garanzia

    • A partire dal 1° gennaio 2020 tutti i nuovi strumenti Anton Paar* includono la riparazione per 3 anni.
    • In questo modo i clienti evitano costi imprevisti e possono sempre contare sul loro strumento.
    • Oltre alla garanzia, è disponibile un'ampia gamma di servizi aggiuntivi e opzioni di manutenzione.

    * Per via della tecnologia che utilizzano, alcuni strumenti devono essere sottoposti a manutenzione in base a una pianificazione specifica. Il rispetto della pianificazione di manutenzione è un prerequisito per la garanzia di 3 anni.

    Per saperne di più

  • Produzione e manutenzione di batterie al piombo

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    Produzione e ricerca su pile a combustibile a idrogeno

    Per ottenere la migliore prestazione delle pile a combustibile, bisogna conoscere le proprietà fisico-chimiche dei componenti attivi e saperle sfruttare a proprio vantaggio. Anton Paar ha la tecnologia che serve per ottimizzare ogni componente.

  • Automazione per i laboratori di ricerca e sviluppo e controllo qualità

    Anton Paar offre soluzioni completamente automatizzate e personalizzabili per le vostre esigenze.

    Reometro a elevata produttività HTR

    L'HTR è dotato di un reometro MCR completo ed è la soluzione completamente automatizzata per i vostri test reologici, dall'identificazione del campione alla pulizia della geometria.

    Vantaggi

    • Misurazioni reologiche completamente automatizzate di materiali e fanghi di elettrodi
    • Test ad alto rendimento per un time-to-market più rapido e un migliore controllo di qualità
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    • Minimizzazione degli errori umani fino a zero
    • Analisi reologica 24 ore su 24, 7 giorni su 7
    • La comunicazione bidirezionale con il sistema LIMS garantisce un rapido accesso ai dati, flessibilità e integrità dei dati

    Piattaforma per alta produttività HTX

    L'HTX di Anton Paar è la piattaforma all'avanguardia per il flusso di lavoro del vostro laboratorio automatizzato. La preparazione del campione e le diverse analisi vengono combinate in un'unica soluzione automatizzata e personalizzata.

    Vantaggi

    • Un sistema fornisce analisi automatizzate (ad es. densità, granulometria, pH, viscosità e altro) dei materiali e dei fanghi degli elettrodi
    • Preparazione del campione e test con la massima velocità
    • Sicurezza per i dipendenti che si occupano di sostanze pericolose
    • Minimizzazione degli errori umani fino a zero
    • Il sistema funziona 24 ore su 24, 7 giorni su 7
    • Comunicazione bidirezionale con il LIMS, garantendo la massima flessibilità in termini di diversi flussi di lavoro per la preparazione del campione