“续航”新动力 | 助力锂电池产业升级——锂电产业一站式解决方案

发布：
日立科学仪器（北京）有限公司
时间：
2023-06-09
行业：
仪器仪表仪器仪表

日立科学仪器为锂电产业提供一站式解决方案

锂离子电池作为智能手机、笔记本电脑等电子电器设备，以及电动汽车、混合动力汽车等的电源，其性能的提升一直深受行业关注。日立科学仪器作为先进的技术企业，可为锂电领域的“研发”、“制造”、“品质管理”，以及当下广泛关注的“电池回收”等产业链环节，提供从仪器到零配件再到方案等全面解决方案。

01、研发（R&D）：创新驱动，助力锂电池研发突破

【背景介绍】国内新能源汽车产业经过几十年的发展，已经形成一定的产业规模并取得很大技术突破。动力电池作为新能源汽车核心部件，是新能源汽车产业发展的关键因素之一，动力电池综合性能的提升是重要的支撑。电池的化学性能、电性能、循环性能、安全性能、可靠性能等评价能力的迫切要求下，推动电池产业界在技术创新投入方面不断加码。

日立可以为锂电研发、制造、品质管理等方面提供电子显微镜、分析仪器等产品与解决方案。

【案例分享】浓度分析——原子吸收分光光度计（AAS）ZA3000

为了提高锂离子电池的性能，需要高精度“定量分析各材料中的锂元素”、“测定正极活性物质中的组成元素摩尔比”、“测定有机溶剂-电解液中分离出的异物”等。ICP等离子体发射光谱法适合多元素分析，但不适用碱金属和有机溶剂分析，对某些元素的检测灵敏度低, 而且使用成本较高。

分析实例：正极活性物质相关分析

左：正极活性物质中的组成元素摩尔比；

右：原子吸收分光光度计ZA3000

日立偏振塞曼原子吸收分光光度计ZA3000系列可以高精度定量分析碱金属-锂元素，并且可以稳定测定正极材料中组成元素的摩尔比，其精度低于1％。此外，还可以轻松测定有机溶剂-电解液中含有的异物，石墨炉法比ICP等离子体发射光谱法的检测灵敏度更高。

分析实例：正极活性物质相关分析

左：钴酸锂中的锂分析；右：钴酸锂中的钴分析

分析实例：电解液（电解质）相关分析

左：碳酸锂中的钠分析；右：六氟磷酸锂中的钾分析

02、制造：智能制造，提升锂电池生产效能

【背景介绍】锂电是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。其生产环节需要经历多道复杂工序，这对提高生产效率、提高良品率等都提出很高的要求。同时，随着锂电产业的不断升级发展，智能制造、自动化、数字化等成为锂电制造当下的发展趋势。

【案例分享1】高速检出隐藏于表面之下的微米级金属异物——X射线异物分析仪EA8000A

原材料中的金属异物会使电池失效，甚至发生事故。X射线异物分析仪EA8000A具备强大的X射线异物检出能力，可以高效检出20μm级微小金属异物颗粒，并对其进行元素识别。这套异物检测系统能帮助用户提高成品率、提升锂电制造工序的效率、构建工序管理并不断改进，从而有效控制异物混入情况。

X射线异物分析仪EA8000A

（产品来自日立分析仪器（上海）有限公司）

EA8000A在锂电领域的应用

【案例分享2】成分和水分测试——自动电位滴定仪COM-A19

自动电位滴定仪COM-A19 可以高精度地测定氢氟酸、氢氧化锂、碳酸锂等电解液中的各种成分。

锂电池电解液成分浓度测定案例

左：氢氧化锂和碳酸锂的测试结果案例；右：自动电位滴定仪COM-A19

对于非水相体系的锂电池材料而言，水分是一个关键指标，因为它不仅会对材料的稳定性有影响，而且可能引起一系列有害的反应。在自动滴定装置上增设“水分测定单元”，可以同时测定水分含量。另外，平沼的单室电解单元由于不需要阴极液，能够降低运行成本。

锂电池原料：聚氨酯硬化剂多元醇中水分含量测定案例

左：测试结果案例；右：MOICO-A19与卡式蒸发炉

03、品质管理：精准监控，确保锂电池卓越品质

【背景介绍】锂电产品安全性至关重要，这决定了锂电行业对产品品控和管理的高规格要求，如何在生产环节中保证锂电产品的性能稳定性、均一性等尤为重要，精准的检测技术和分析手段此时便可以发挥重要的支撑作用。

【案例分享】仅需3分钟即可观察影像——TM4000Plus II

TM4000Plus II 是日立台式扫描电镜系列中Z 新的型号。样品无需前处理，从放入样品到获得图像只需要短短几分钟。从形貌观察到元素分析,以及生成报告都可以迅速完成。尤为适合各工序的锂离子电池的品质管理。

上左：EDS颗粒分析；上右：日立台式扫描电镜TM4000Plus II；

下：宽范围成分图

04、回收：环保先行，推动锂电池可持续发展

【背景介绍】我国新能源汽车行业在“双碳”政策引导下进入规模化快速发展阶段。在电池需求大力拉升下，镍、锂、钴等金属价格持续上涨，，锂电回收不仅复合减污降碳的政策方向，且目前全球镍、锂、钴等原生矿产资源相对稀缺。通过对废旧动力电池的循环利用，可有效解决资源枯竭问题。如何推动锂电回收产业由规模速度型向质量效益型有序化转变已经成为当下的重要命题。

【案例分享】：锂电材料综合评测—SEM和AFM联动分析

SÆMic.是指将SEM、AFM的特点功能结合使用得到综合评价。在同一视野下，对锂离子电池正极材料进行测试。将SEM得到的成分信息和AFM的SSRM像的电气特性进行匹配，得到全面的样品信息。