Analyse de la taille des particules de graphite à l'aide de la diffraction laser
2024-02-29Application Note
Le graphite est couramment utilisé dans la fabrication des anodes. Cependant, la mesure des particules de graphite se heurte souvent à des problèmes lors de l'étape de dispersion en raison de leur petite taille. Dans cette note, le Bettersizer ST est utilisé et l'échantillon est préparé à l'aide d'un détergent pour vaisselle. La procédure de mesure simple fournit une approche de l'analyse granulométrique des particules de graphite.
| Produit | Bettersizer ST |
| Secteur d'activité | Batteries et énergie |
| Échantillon | Graphite |
| Type de mesure | Taille des particules |
| Technologie de mesure | Diffraction laser |
Aller à une section :
- Le graphite a ouvert une nouvelle voie
- Le Bettersizer ST, un partenaire pratique et puissant
- Une procédure sans complication
- Conclusion
- Référence
Le graphite a ouvert une nouvelle voie
Au cours des dernières décennies, le graphite, une forme cristalline spéciale de carbone couramment utilisée dans la fabrication des anodes, a joué un rôle de plus en plus important dans l'essor du marché des batteries. Traditionnellement, le graphite est utilisé pour les lubrifiants, les garnitures de freins ou la fabrication de l'acier. Son application dans les batteries des véhicules électriques revêt une importance croissante. La structure en couches du graphite permet un transport fluide du flux de lithium-ion. Par conséquent, la durée du cycle est longue. En outre, le graphite est facilement disponible, ce qui se traduit par un faible coût de possession. Contrairement à l'effondrement du marché automobile dans son ensemble, les ventes mondiales de VE ont augmenté de plus de 30 % en 2023.[1] La croissance à deux chiffres des ventes de VE s'accompagne d'une demande de graphite en plein essor. On prévoit que la demande se maintiendra en raison des principes environnementaux et du prix élevé de l'essence. Pour la fabrication de graphite sphérique, des processus de broyage et de classification seront mis en œuvre pour le graphite naturel en paillettes. Une bonne distribution de la taille des particules de graphite garantit les performances des batteries en termes de rétention de capacité, de densité de puissance ou de conductivité[2].[2]
Le Bettersizer ST, un partenaire pratique et puissant
Étape essentielle du contrôle de la qualité, la mesure de la taille des particules du graphite broyé sera effectuée à l'aide d'un analyseur de taille de particules.
Équipé d'un système optique breveté à double lentille (DLOS), le Bettersizer ST est compétent pour la mesure du graphite, de 0,1 à 1000μm. Associé à une mesure intelligente de l'échantillon sous SOP, à une structure robuste et durable et à un faible encombrement, le Bettersizer ST fournit des résultats fiables et précis après des mesures légendaires simples et précises qui permettent d'économiser votre précieux poste de travail et votre temps de mesure afin de prendre pied dans l'intense concurrence de la production de graphite.
Une procédure sans complication
Un nombre considérable de clients utilisent le Bettersizer ST pour analyser le graphite, qu'il soit mesuré en tant que matière première ou en tant que produit. La surface spécifique élevée du graphite entraîne l'agglomération des particules. Il en résulte un résultat de mesure erroné. Cependant, une analyse du graphite avec le Bettersizer ST est facilement accessible. L'application d'un surfactant à base de sulfonate d'alkylbenzène permet une dispersion complète des fines particules de graphite dans l'eau, ce qui facilite la procédure de mesure. Le sulfonate d'alkylbenzène est facilement disponible et peut être obtenu à partir de savon ou de détergent. La mesure du graphite avec le Bettersizer ST à l'aide d'un agent tensioactif préparé facilite grandement votre travail.
Figure 1. Préparation de l'agent de surface et état de la dispersion.
La quantité d'agent de surface appliquée à l'échantillon peut grandement influencer l'effet de dispersion du graphite. Le rapport de volume entre le sulfonate d'alkylbenzène et l'eau est de 1 à 100. Dans cette étude, environ 50 mg de graphite ont été prélevés et différentes quantités d'agents de surface préparés ont été ajoutées à l'échantillon de graphite. Les mesures ont été effectuées (vitesse de rotation : 1200rpm ; durée du traitement ultrasonique : 30s), et les résultats ont été comparés, comme le montre le tableau 1.
Tableau 1. Comparaison des résultats des mesures après l'ajout de différentes quantités d'agents de surface.
| Quantité d'agent tensioactif (ml) | D10 (μm) | D50 (μm) | D90 (μm) |
| 2.5 | 7.372 | 16.64 | 30.54 |
| 5 | 7.351 | 16.78 | 30.68 |
Le schéma ci-dessus montre la préparation de l'agent de surface avec du dodécyl benzène sulfonate de sodium (SDBS) à partir de détergent pour vaisselle et l'effet de dispersion du graphite après l'ajout de différentes quantités d'agent de surface. Le graphite ne peut pas être complètement mouillé lorsque seulement 1,5 ml d'agent de surface est ajouté, alors que l'effet de dispersion est bon en présence de 2,5 ml ou 5 ml d'agent de surface. En outre, les résultats des mesures sont très proches. L'état de la dispersion est illustré par une vue d'ensemble à la figure 1. Les résultats des mesures après l'ajout de 2,5 ml d'agent de surface prévalent, car l'ajout excessif d'agent de surface peut entraîner la formation de mousse pendant la dispersion de l'échantillon.
Un autre facteur essentiel qui affecte la dispersion est la durée du traitement ultrasonique. La puissance du dispositif ultrasonique intégré du Bettersizer ST est réglable afin d'obtenir des conditions optimales pour la dispersion du graphite. Le graphite commercial a été mesuré avec le Bettersizer ST après le traitement de l'agent tensioactif selon la procédure de préparation mentionnée ci-dessus. La puissance a été réglée à 50 watts et l'échantillon a été mesuré toutes les 30 secondes. Les résultats des mesures sont énumérés dans le tableau 2, ainsi que les tendances de certaines valeurs typiques dans la figure 2. Les résultats des mesures étaient stables après 60 secondes. Par conséquent, l'efficacité de dispersion du Bettersizer ST avec son dispositif à ultrasons est très élevée. D'un autre point de vue, le temps de stabilisation rapide montre une dispersion efficace soutenue par l'agent de surface. L'appareil à ultrasons intégré apporte une aide supplémentaire en cas d'agglomération des particules.
Tableau 2. Valeurs typiques avec différentes durées de traitement aux ultrasons.
| Durée du traitement (s) | D10 (μm) | D50 (μm) | D90 (μm) |
| 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 |
Figure 2. Courbes de tendance des valeurs typiques avec différentes durées de traitement aux ultrasons.
Conclusion
La croissance explosive de l'industrie des batteries entraîne une forte demande de graphite. Pour obtenir des résultats de mesure fiables et précis de manière pratique, un excellent appareil est nécessaire - c'est pourquoi le Bettersizer ST a vu le jour. En outre, les conditions de mesure du graphite sont également importantes. Avec l'aide du Bettersizer ST, les conditions optimales peuvent être facilement trouvées grâce aux réglages conviviaux du logiciel et au fonctionnement stable de l'instrument.
Référence
1] Les ventes mondiales de voitures électriques ont augmenté de 31 % en 2023 - Rho Motion. (s.d.). 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). Impact de l'énergie de broyage du graphite naturel et synthétique sur la capacité de l'électrode lithium-ion et la durée de vie du cycle. Carbon, 145, 82-89. https://doi.org/10.1016/ j.carbon.2019.01.019
À propos de l'auteur
 | Paddy Zhou Ingénieur d'application @ Bettersize Instruments |
| Découvrez les secrets des batteries lithium-ion haute performance grâce à cette collection de SEPT notes d'application sur les batteries. (pdf) |  |
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