Удобный способ анализа размера частиц графита с помощью лазерной дифракции

Графит широко используется в производстве анодных материалов. Однако при измерении частиц графита часто возникают проблемы на этапе диспергирования из-за их малого размера. В данной заметке используется прибор Bettersizer ST, а образец готовится с помощью моющего средства для посуды. Простая процедура измерения обеспечивает подход к гранулометрическому анализу частиц графита.

 

                        

Продукт	Bettersizer ST
Отрасль	Аккумуляторы и энергетика
Образец	Графит
Тип измерения	Размер частиц
Технология измерения	Лазерная дифракция

 

 

Перейти к разделу:

 

 
• Графит проложил новый путь
 
• Bettersizer ST как практичный и мощный партнер
 
• Процедура без осложнений
 
• Заключение
 
• Ссылка
 

 

 

---

 

 

Графит открыл новый путь

 

За последние несколько десятилетий графит, особая кристаллическая форма углерода, обычно используемая в производстве анодов, играет все более важную роль на растущем рынке аккумуляторов. Традиционно графит используется для изготовления смазочных материалов, тормозных накладок или в сталелитейном производстве. Все большее значение приобретает его применение в батареях электромобилей. Слоистая структура графита обеспечивает беспрепятственную транспортировку литий-ионного потока. Поэтому срок службы аккумуляторов очень велик. Кроме того, графит легкодоступен, что обеспечивает низкую стоимость владения. В отличие от спада на автомобильном рынке в целом, мировые продажи EV выросли более чем на 30 % в 2023 г.^[1] Вместе с двузначным ростом продаж EV растет и спрос на графит. Прогнозируется, что спрос будет сохраняться из-за экологических принципов и высокой цены на бензин. Для производства сферического графита будут применяться процессы измельчения и классификации природного чешуйчатого графита. Правильный гранулометрический состав графита обеспечивает производительность батарей с точки зрения сохранения емкости, плотности мощности или проводимости.^[2]

 

 

Bettersizer ST как практичный и мощный партнер

 

В качестве важного этапа контроля качества измерение размера частиц измельченного графита будет проводиться с помощью гранулометрического анализатора.

 

 

 

Оснащенный запатентованной двухлинзовой оптической системой (DLOS), анализатор Bettersizer ST способен измерять размеры графита в диапазоне от 0,1 до 1000 мкм. В сочетании с интеллектуальным измерением образцов в соответствии с SOP, прочной и долговечной конструкцией, а также небольшой площадью, Bettersizer ST обеспечивает надежные и точные результаты после легендарно простых и точных измерений, которые экономят ваше ценное рабочее место и время измерений, позволяя закрепиться в условиях жесткой конкуренции при производстве графита.

 

 

Процедура без осложнений

 

Значительное число клиентов применяют Bettersizer ST для анализа графита, независимо от того, измеряется ли он в качестве сырья или продукта. Высокая удельная поверхность графита приводит к скоплению частиц. Следовательно, результат измерения будет неверным. Однако анализ графита с помощью Bettersizer ST легко доступен. Применение поверхностно-активного вещества, состоящего из алкилбензолсульфоната, позволяет полностью диспергировать мелкие частицы графита в воде, что облегчает процедуру измерения. Алкилбензолсульфонат легко доступен и может быть получен из мыла или стирального порошка. Измерение графита с помощью Bettersizer ST с использованием подготовленного поверхностно-активного вещества значительно облегчает вашу работу.

 

 

Рисунок 1. Приготовление ПАВ и состояние дисперсии.

 

 

Количество поверхностно-активного вещества, наносимого на образец, может значительно повлиять на эффект диспергирования графита. Объемное соотношение алкилбензолсульфоната и воды составляет 1 к 100. В данном исследовании было отобрано около 50 мг графита, и к образцу графита было добавлено различное количество подготовленного ПАВ. Были проведены измерения (скорость вращения: 1200 об/мин; продолжительность ультразвуковой обработки: 30 с) и сравнение результатов, которые представлены в таблице 1.

 

 

Таблица 1. Сравнение результатов измерений после добавления различных количеств ПАВ.

                      

Количество ПАВ (мл)	D10 (мкм)	D50 (мкм)	D90 (мкм)
2.5	7.372	16.64	30.54
5	7.351	16.78	30.68

 

 

На схеме выше показано приготовление поверхностно-активного вещества с додецилбензолсульфонатом натрия (SDBS) из моющего средства для посуды и эффект диспергирования графита после добавления различных количеств поверхностно-активного вещества. Графит не может быть тщательно смочен при добавлении всего 1,5 мл поверхностно-активного вещества, в то время как эффект диспергирования хорош в присутствии 2,5 или 5 мл поверхностно-активного вещества. Кроме того, результаты измерений очень близки. Состояние дисперсии показано на рис. 1. Результаты измерений после добавления 2,5 мл ПАВ преобладают, поскольку чрезмерное добавление ПАВ может привести к образованию пены при диспергировании образца.

 

 

Еще одним важным фактором, влияющим на диспергирование, является продолжительность ультразвуковой обработки. Мощность встроенного ультразвукового устройства Bettersizer ST регулируется в соответствии с оптимальными условиями для диспергирования графита. Коммерческий графит был измерен с помощью Bettersizer ST после обработки ПАВ в соответствии с процедурой подготовки, описанной выше. Мощность была установлена на 50 Вт, и образец измерялся каждые 30 секунд. Результаты измерений приведены в таблице 2, а тенденции изменения некоторых типичных значений - на рис. 2. Результаты измерений оставались стабильными после 60 секунд. Таким образом, эффективность диспергирования Bettersizer ST с его ультразвуковым устройством очень высока. С другой точки зрения, быстрое время стабилизации свидетельствует об эффективной дисперсии, поддерживаемой поверхностно-активным веществом. Встроенный ультразвуковой аппарат оказывает дополнительную помощь в случае агломерации частиц.

 

 

Таблица 2. Типичные значения при различной продолжительности ультразвуковой обработки.

                                        

Продолжительность обработки (с)	D10 (мкм)	D50 (мкм)	D90 (мкм)
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

 

 

 

Рисунок 2. Кривые тренда типичных значений при различной продолжительности ультразвуковой обработки.

 

 

Заключение

 

Бурный рост аккумуляторной промышленности приводит к высокому спросу на графит. Для получения надежных и точных результатов измерений удобным способом необходим отличный прибор - именно для этого и был создан Bettersizer ST. Кроме того, немаловажное значение имеет состояние графита при измерении. С помощью Bettersizer ST можно легко найти оптимальные условия благодаря удобным настройкам программного обеспечения и стабильной работе прибора.

 

 

Ссылка

 

1] Мировые продажи электромобилей вырастут на 31 % в 2023 году - 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). Влияние энергии измельчения природного и синтетического графита на емкость и срок службы литий-ионных электродов. Carbon, 145, 82-89. https://doi.org/10.1016/ j.carbon.2019.01.019

 

 

 

Об авторе

        

Пэдди Чжоу Инженер по применению @ Bettersize Instruments

 

 

        

Раскройте секреты высокопроизводительных литий-ионных батарей с помощью сборника из семи заметок по применению батарей. (pdf)   Получить копию сейчас