Análise do tamanho das partículas de grafite de maneira conveniente usando difração a laser

O grafite é comumente usado na fabricação de material de ânodo. No entanto, a medição de partículas de grafite geralmente encontra problemas na etapa de dispersão devido ao tamanho pequeno das partículas. Nesta nota, o Bettersizer ST é usado e a amostra é preparada com detergente de louça. O procedimento simples de medição fornece uma abordagem para a análise do tamanho das partículas de grafite.

 

                        

Produto	Bettersizer ST
Setor	Bateria e energia
Amostra	Grafite
Tipo de medição	Tamanho da partícula
Tecnologia de medição	Difração a laser

 

 

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• O grafite abriu um novo caminho
 
• O Bettersizer ST como um parceiro prático e poderoso
 
• Procedimento sem complicações
 
• Conclusão
 
• Referência
 

 

 

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O grafite abriu um novo caminho

 

Nas últimas décadas, o grafite, uma forma cristalina especial de carbono comumente usada na fabricação de ânodos, tem desempenhado um papel cada vez mais importante no crescente mercado de baterias. Tradicionalmente, o grafite é utilizado para lubrificantes, revestimento de freios ou fabricação de aço. De importância crescente é sua aplicação nas baterias de veículos elétricos. A estrutura em camadas do grafite permite o transporte suave do fluxo de íons de lítio. Portanto, o ciclo de vida é longo. Além disso, o grafite está prontamente disponível, resultando em um baixo custo de propriedade. Em contraste com a queda do mercado geral de automóveis, as vendas globais de veículos elétricos cresceram mais de 30% em 2023.^[1] Junto com o crescimento de dois dígitos das vendas de veículos elétricos está a crescente demanda por grafite. A previsão é de que a demanda será mantida devido aos princípios ambientais e ao alto preço da gasolina. Para a fabricação do grafite esférico, serão implementados processos de moagem e classificação para o grafite natural em flocos. A distribuição adequada do tamanho das partículas de grafite garante o desempenho da bateria em termos de retenção de capacidade, densidade de energia ou condutividade.^[2]

 

 

O Bettersizer ST como um parceiro prático e poderoso

 

Como etapa essencial do controle de qualidade, a medição do tamanho das partículas do grafite moído será realizada com um analisador de tamanho de partículas.

 

 

 

Equipado com um Sistema Óptico de Lente Dupla (DLOS) patenteado, o Bettersizer ST é competente para a medição de grafite, variando de 0,1 a 1000μm. Combinado com sua medição inteligente de amostras sob SOP, design de estrutura robusta e durável e tamanho reduzido, o Bettersizer ST fornece resultados confiáveis e precisos após medições lendárias, simples e precisas, que economizam seu valioso local de trabalho e tempo de medição, conquistando uma posição de destaque na intensa concorrência da produção de grafite.

 

 

Procedimento sem complicações

 

Um número considerável de clientes utiliza o Bettersizer ST para analisar grafite, seja ele medido como matéria-prima ou como produto. A alta área de superfície específica do grafite leva à aglomeração de partículas. Portanto, o resultado da medição será incorreto. Entretanto, uma análise de grafite com o Bettersizer ST é facilmente acessível. A aplicação de um surfactante feito de sulfonato de alquilbenzeno permite uma dispersão completa das partículas finas de grafite na água, o que facilita o procedimento de medição. O sulfonato de alquilbenzeno está prontamente disponível e pode ser obtido a partir de sabão ou detergente. A medição de grafite com o Bettersizer ST usando surfactante preparado facilita muito sua carga de trabalho.

 

 

Figura 1. Preparação do surfactante e status da dispersão.

 

 

A quantidade de surfactante aplicada à amostra pode influenciar muito o efeito de dispersão do grafite. A proporção de volume de sulfonato de alquilbenzeno para água é de 1 para 100. Neste estudo, foram coletadas amostras de cerca de 50 mg de grafite e diferentes quantidades de surfactante preparado foram adicionadas à amostra de grafite. As medições foram realizadas (velocidade de rotação: 1.200 rpm; duração do tratamento ultrassônico: 30s) e os resultados foram comparados, os quais são exibidos na Tabela 1.

 

 

Tabela 1. Comparação dos resultados das medições após a adição de diferentes quantidades de surfactante.

                      

Quantidade de surfactante (mL)	D10 (μm)	D50 (μm)	D90 (μm)
2.5	7.372	16.64	30.54
5	7.351	16.78	30.68

 

 

O esquema acima mostra a preparação do surfactante com dodecil benzeno sulfonato de sódio (SDBS) do detergente de louça e o efeito de dispersão do grafite após a adição de diferentes quantidades de surfactante. O grafite não pode ser completamente umedecido quando apenas 1,5 ml de surfactante é adicionado, enquanto o efeito de dispersão é bom na presença de 2,5 ml ou 5 ml de surfactante. Além disso, os resultados das medições são muito próximos. O status da dispersão é exibido em uma vista aérea na Fig. 1. Os resultados da medição após a adição de 2,5mL de surfactante devem prevalecer porque a adição excessiva de surfactante pode levar à formação de espuma durante a dispersão da amostra.

 

 

Outro fator vital que afeta a dispersão é a duração do tratamento ultrassônico. A potência do dispositivo ultrassônico integrado do Bettersizer ST é ajustável para a condição ideal de dispersão de grafite. O grafite comercial foi medido com o Bettersizer ST após o tratamento do surfactante de acordo com o procedimento de preparação mencionado acima. A potência foi ajustada para 50 watts, e a amostra foi medida a cada 30 segundos. Os resultados da medição estão listados na Tabela 2, juntamente com as tendências de alguns valores típicos na Fig. 2. Os resultados da medição foram estáveis após 60 segundos. Portanto, a eficiência de dispersão do Bettersizer ST com seu dispositivo ultrassônico é muito alta. De outro ponto de vista, o rápido tempo de estabilização mostra uma dispersão eficaz apoiada pelo surfactante. O ultrassom integrado fornece assistência adicional em caso de aglomeração de partículas.

 

 

Tabela 2. Valores típicos com diferentes durações de tratamento ultrassônico.

                                        

Duração do tratamento (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

 

 

 

Figura 2. Curvas de tendência de valores típicos com diferentes durações de tratamento ultrassônico.

 

 

Conclusão

 

O crescimento explosivo do setor de baterias leva a uma alta demanda por grafite. Para a aquisição de resultados de medição confiáveis e precisos de forma conveniente, é necessário um dispositivo excelente - por isso nasceu o Bettersizer ST. Além disso, a condição de medição do grafite também é importante. Com a ajuda do Bettersizer ST, as condições ideais podem ser facilmente encontradas devido às configurações fáceis de usar por meio do software e à operação estável do instrumento.

 

 

Referência

 

1] As vendas globais de carros elétricos aumentaram 31% em 2023 - Rho Motion. (n.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). Impacto da energia de moagem de grafite natural e sintética na capacidade do eletrodo de íons de lítio e na vida útil do ciclo. Carbon, 145, 82-89. https://doi.org/10.1016/ j.carbon.2019.01.019

 

 

 

Sobre o autor

        

Paddy Zhou Engenheiro de Aplicativos da Bettersize Instruments

 

 

        

Desvende os segredos das baterias de íons de lítio de alto desempenho com a coleção de SETE notas de aplicação de baterias. (pdf)   Obtenha sua cópia agora