鋰電池

粒度和粒徑分布影響著鋰電池材料性能的方方面面，特別是在生產流程，粒度粒徑的檢測有助于試驗階段的通過/失敗檢測、過程控制、以及每個工廠的出貨控制。對鋰電池，特別是聚焦輿論大量視線的鋰離子電池，在原材料管控階段，主要有三類電池材料需要進行粒度檢測——正極材料、負極材料和隔膜材料，所需的粒徑檢測范圍在10nm到5mm之間。

以鋰離子電池的正極材料為例，粒徑D50是關鍵性的質量控制指標之一，無論是磷酸鐵鋰電極還是其他主流鋰合金氧化物電極都不例外。D50是表示粒徑大小的典型值，其標準定義是累計分布百分數達到50%時對應的粒徑值，又名中值粒徑、中位徑。電池正極對原材料的粒徑要求波動范圍較大，一般在1-20μm之間。具體指標主要受到材料種類和工藝要求的雙重限制。負極材料的粒徑對電池的初始放電容量和首次效率等參數有重要影響，還是以鋰離子電池為例，其負極石墨材料的平均粒徑較為集中地分布在16-18μm之間時，最為合適。電池隔膜，介于正負極材料之間，也是電池結構重要的組成部分，其中需要添加氧化鋁等阻燃材料，這些阻燃材料的粒徑需求則呈現隨著隔膜層厚度不斷提升，粒徑不斷減小的趨勢，目前甚至需要達到亞微米甚至納米級的要求。

鋰電池結構示意圖

電池的工藝特性、充放電容量、體積能量密度等重要參數都會受到電池材料粒度的影響， 而在各種粒度檢測方法中，激光粒度儀因具有操作簡便、可測顆粒數、等效概念明確、速度快、準確性好等優點，受到鋰電市場的青睞。在激光粒度儀的各類技術指標中，“分辨能力”對于電池材料的檢測有著極為重要的意義。分辨能力是指激光粒度儀對樣品中不同粒徑之間的區分能力。這種能力對電池材料的檢測非常重要，例如，過小顆粒的石墨粉中往往具有較多的菱方結構，用參有這種石墨材料的鋰電池，儲鋰容量就會比較小，而分辨能力高的激光粒度儀，就能較容易地檢測出石墨原材料中的菱方結構。

激光粒度儀原理示意圖

評估激光粒度儀分辨能力的方法有很多，最常見的就是測量在已知粒徑的標準樣品中加入少量比例已知的大/小顆粒樣品，看測試結果是否能滿足真實的差異。目前在市場上，激光粒度儀的分辨能力往往從散射光能分布角度、信噪比光學電子設計、高精度的模數轉換及反演計算水平等角度改進。而具有高品質高分辨率元器件、裝配工藝及算法數控優化水平高的激光粒度儀，也越來越為鋰電行業所重視。