تحليل حجم جسيمات الجرافيت بطريقة مريحة باستخدام حيود الليزر

يشيع استخدام الجرافيت في تصنيع مواد الأنود. ومع ذلك، غالبًا ما يواجه قياس جسيمات الجرافيت مشاكل في خطوة التشتت بسبب صغر حجم الجسيمات. في هذه المذكرة، يتم استخدام Bettersizer ST، ويتم تحضير العينة باستخدام منظف الأطباق. يوفر إجراء القياس البسيط نهجًا لتحليل حجم جسيمات جسيمات الجرافيت.

 

                        

المنتج	Bettersizer ST
الصناعة	البطاريات والطاقة
العينة	الجرافيت
نوع القياس	حجم الجسيمات
تقنية القياس	قياس حجم الجسيمات

 

 

الانتقال إلى قسم

 

 
• شق الجرافيت مسارًا جديدًا
 
• بيترسايزر ST كشريك عملي وقوي
 
• إجراء بدون تعقيدات
 
• الخاتمة
 
• المرجع
 

 

 

---

 

 

الجرافيت شق طريقًا جديدًا

 

على مدى العقود القليلة الماضية، لعب الجرافيت، وهو شكل بلوري خاص من الكربون يستخدم عادةً في تصنيع الأنود، دورًا متزايد الأهمية في سوق البطاريات المتزايدة الارتفاع. تقليديًا، يُستخدم الجرافيت في زيوت التشحيم أو بطانة المكابح أو صناعة الصلب. ومن الأهمية المتزايدة استخدامه في بطاريات السيارات الكهربائية. يسمح الهيكل الطبقي للجرافيت بالنقل السلس لتدفق أيونات الليثيوم. ولذلك، فإن دورة الحياة طويلة. إلى جانب ذلك، يتوفر الجرافيت بسهولة، مما يؤدي إلى انخفاض تكلفة الملكية. وعلى النقيض من الركود في سوق السيارات بشكل عام، نمت مبيعات السيارات الكهربائية العالمية بأكثر من 30% في عام 2023.^[1] وإلى جانب النمو المضاعف في مبيعات السيارات الكهربائية يزداد الطلب على الجرافيت. ومن المتوقع أن يستمر الطلب بسبب المبادئ البيئية وارتفاع أسعار البنزين. بالنسبة لتصنيع الجرافيت الكروي، سيتم تنفيذ عمليات الطحن والتصنيف للجرافيت ذي الرقائق الطبيعية. يضمن توزيع حجم الجسيمات المناسب للجرافيت أداء البطارية من حيث الاحتفاظ بالقدرة أو كثافة الطاقة أو التوصيل.^[2]

 

 

Bettersizer ST كشريك عملي وقوي

 

كخطوة أساسية في مراقبة الجودة، سيتم إجراء قياس حجم الجسيمات للجرافيت المطحون باستخدام محلل حجم الجسيمات.

 

 

 

يتميز جهاز Bettersizer ST المزود بنظام بصري ثنائي العدسة (DLOS) الحائز على براءة اختراع، بأنه مؤهل لقياس الجرافيت الذي يتراوح حجمه من 0.1 إلى 1000 ميكرومتر. يوفر Bettersizer ST، إلى جانب قياسه الذكي للعينة في إطار الملوثات العضوية الثابتة، وتصميم الهيكل القوي والمتين، والبصمة الصغيرة، نتائج موثوقة ودقيقة بعد قياسات أسطورية بسيطة ودقيقة توفر مكان العمل الثمين ووقت القياس نحو موطئ قدم في منافسة إنتاج الجرافيت الشديدة.

 

 

إجراء بدون تعقيدات

 

يطبق عدد كبير من العملاء جهاز Bettersizer ST لتحليل الجرافيت، سواء تم قياسه كمادة خام أو منتج. تؤدي المساحة السطحية النوعية العالية للجرافيت إلى تكتل الجسيمات. وبالتالي، ستحدث نتيجة قياس غير صحيحة. ومع ذلك، يمكن الوصول بسهولة إلى تحليل الجرافيت باستخدام Bettersizer ST. يسمح استخدام مادة خافضة للتوتر السطحي مصنوعة من سلفونات الألكيل بنزين بالتشتت الكامل لجسيمات الجرافيت الدقيقة في الماء، مما يسهل إجراء القياس. سلفونات ألكيل بنزين متاحة بسهولة ويمكن الحصول عليها من الصابون أو المنظفات. يخفف قياس الجرافيت باستخدام Bettersizer ST باستخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي المحضرة من عبء العمل إلى حد كبير.

 

 

الشكل 1. تحضير المادة الخافضة للتوتر السطحي وحالة التشتت.

 

 

يمكن أن تؤثر كمية المادة الخافضة للتوتر السطحي المطبقة على العينة بشكل كبير على تأثير تشتت الجرافيت. نسبة حجم سلفونات الألكيل بنزين إلى الماء هي 1 إلى 100. في هذه الدراسة، تم أخذ عينات من الجرافيت حوالي 50 مجم من الجرافيت، وأضيفت كميات مختلفة من المادة الخافضة للتوتر السطحي المحضرة إلى عينة الجرافيت. أُجريت القياسات (سرعة الدوران: 1200 دورة في الدقيقة، ومدة المعالجة بالموجات فوق الصوتية: 30 ثانية)، وتمت مقارنة النتائج، والتي يتم عرضها في الجدول 1.

 

 

الجدول1. مقارنة نتائج القياس بعد إضافة كمية مختلفة من المادة الخافضة للتوتر السطحي.

                      

كمية المادة الخافضة للتوتر السطحي (مل)	D10 (ميكرومتر)	D50 (ميكرومتر)	D90 (ميكرومتر)
2.5	7.372	16.64	30.54
5	7.351	16.78	30.68

 

 

يوضح الرسم التخطيطي أعلاه تحضير المادة الخافضة للتوتر السطحي مع دوديسيل بنزين سلفونات الصوديوم (SDBS) من منظف الأطباق وتأثير تشتت الجرافيت بعد إضافة كميات مختلفة من المادة الخافضة للتوتر السطحي. لا يمكن ترطيب الجرافيت تمامًا عند إضافة 1.5 مل فقط من المادة الخافضة للتوتر السطحي، بينما يكون تأثير التشتت جيدًا في وجود 2.5 مل أو 5 مل من المادة الخافضة للتوتر السطحي. إلى جانب ذلك، فإن نتائج القياس متقاربة للغاية. يتم عرض حالة التشتت من منظر علوي في الشكل 1. يجب أن تسود نتائج القياس بعد إضافة 2.5 مل من الفاعل بالسطح لأن الإضافة المفرطة للمادة الخافضة للتوتر السطحي قد تؤدي إلى تكوين رغوة أثناء تشتت العينة.

 

 

عامل حيوي آخر يؤثر على التشتت هو مدة المعالجة بالموجات فوق الصوتية. يمكن ضبط قوة جهاز الموجات فوق الصوتية المدمج في جهاز Bettersizer ST نحو الحالة المثلى لتشتت الجرافيت. تم قياس الجرافيت التجاري باستخدام جهاز Bettersizer ST بعد معالجة المادة الخافضة للتوتر السطحي وفقًا لإجراءات التحضير المذكورة أعلاه. تم ضبط الطاقة على 50 وات، وتم قياس العينة كل 30 ثانية. وترد نتائج القياس في الجدول 2، إلى جانب اتجاهات بعض القيم النموذجية في الشكل 2. كانت نتائج القياس مستقرة بعد 60 ثانية. ولذلك، فإن كفاءة التشتت في جهاز Bettersizer ST بجهاز الموجات فوق الصوتية عالية جدًا. من وجهة نظر أخرى، يُظهر وقت الاستقرار السريع التشتت الفعال المدعوم بالسطح السطحي. يوفر جهاز الموجات فوق الصوتية المدمج مساعدة إضافية في حالة تكتل الجسيمات.

 

 

الجدول 2. القيم النموذجية مع مدة مختلفة من المعالجة بالموجات فوق الصوتية.

                                        

مدة العلاج (ق)	D10 (ميكرومتر)	D50 (ميكرومتر)	D90 (ميكرومتر)
30	7.384	16.65	30.03
60	7.401	16.72	30.60
120	7.392	16.70	30.44
150	7.375	16.67	30.39
180	7.364	16.65	30.40

 

 

 

الشكل 2. منحنيات الاتجاه للقيم النموذجية مع اختلاف مدة المعالجة بالموجات فوق الصوتية.

 

 

الخاتمة

 

يؤدي النمو الهائل في صناعة البطاريات إلى ارتفاع الطلب على الجرافيت. من أجل الحصول على نتائج قياس موثوقة ودقيقة بطريقة مريحة، من الضروري وجود جهاز ممتاز - ولهذا السبب وُلد جهاز Bettersizer ST. إلى جانب ذلك، فإن حالة قياس الجرافيت مهمة أيضًا. وبمساعدة جهاز Bettersizer ST، يمكن العثور بسهولة على الظروف المثلى بفضل إعداداته سهلة الاستخدام من خلال البرنامج والتشغيل المستقر للأداة.

 

 

المرجع

 

1] ارتفعت مبيعات السيارات الكهربائية العالمية بنسبة 31% في عام 2023 - Rho Motion. (بدون تاريخ). https://www.reuters.com/business/autostransportation/global-electric-car-sales-rose-31-2023-rhomotion-2024-01-11

 

[2] Maciej R., Bartosz H., Michal K., Maciej B., Dominika Z., Andrzej C. (2018). تأثير طاقة طحن الجرافيت الطبيعي والاصطناعي على قدرة أقطاب الليثيوم أيون ودورة حياتها. الكربون، 145, 82-89. https://doi.org/10.1016/ j.carbon.2019.01.019

 

 

 

نبذة عن المؤلف

        

بادي تشو مهندس تطبيقات في بيترسايز إنسترومنتس

 

 

        

اكتشف أسرار بطاريات الليثيوم أيون عالية الأداء مع مجموعة من سبع ملاحظات تطبيقية للبطاريات. (pdf)   احصل على نسختك الآن