储能
无论您使用的是锂离子电池、碱性电池、铅酸电池、燃料电池、MOF 还是任何其他储能设备，出于性能和安全性考虑，都必须对关键组件属性进行表征。
Particle Testing Authority 拥有出色的仪器和丰富的专业知识，能够帮助您分析电极、电解质、隔膜/粘合剂，甚至还能分析制造后不同组件间的相互作用以及它们的性能
电极分析
在改善功率和能量密度以及热/化学稳定性的基础上开发正极和负极材料，有助于延长电池寿命并增加其充电循环次数。
电池的理论容量取决于电池材料。 在电极加工中，了解颗粒形态（包括粒径、形状、粉体密度、孔隙率和表面积）对电极的可制造性和所需性能特征具有重要影响。
表面积
增加电极表面积将能提高电化学反应效率，并能促进电极和电解质之间的离子交换，特别是在负极内，因为表面积越大，石墨颗粒间的锂离子扩散路径越短。表面积较小的材料更适用于提高电池的循环性能，进而延长电池寿命。
表面积较大的材料具有一定的局限性，因为电解质与材料表面之间会发生降解作用，这会导致容量损失并影响热稳定性。纳米颗粒极具前景，因为它可在不造成容量损失的情况下增加表面积。这有助于实现快速充电，提高放电率以及增加电池容量。
孔径、形状、分布和弯曲度
电极孔的大小、形状和弯曲度对保留在该多孔结构内的电解质中的锂离子传输速率具有很大影响。制造过程中形成的电极微观结构会直接影响锂离子电池的能量密度、功率、寿命和可靠性。
若能更好地了解制造过程中可能产生的相邻孔、闭孔和通道的连通性，则将有助于确保电解质和电极之间实现最佳的相互作用。了解多孔电极和电解质界面的弯曲度可确定电池微观结构是否对电池性能造成了限制。
孔隙率测量
电极孔隙结构会直接影响活性材料与导电稀释剂之间的颗粒间接触情况。通过控制孔隙率，可以提高电极内电导率，确保实现充分的电子交换以及足够的空隙空间，使锂离子在正极插入后能够进入电解质/从中传输（举例）。插入正极时出现的孔隙阻塞/堵塞可能会导致容量衰减。
密度
石墨负极的密度会影响其在具有挑战性的负载和放电操作下的耐降解性。负极颗粒密度越高，孔隙率越低，电极活性表面积就越小。这样会减小电极/电解质接触面积。
真实/绝对密度和封装密度有助于确定受插入电极的有效孔隙率影响的电化学性能。现已发现，不可逆容量与内孔体积之间存在明显相关性。
T.A.P. 密度是体积能量密度的一个重要指标。T.A.P. 密度小，体积能量密度就小，反之体积能量密度就大。T.A.P 密度越大，用于包覆电极的电极膜密度就越大（单位体积的活性材料越多）。
粒径/形状
粒径会影响容量、循环和库仑效率。粒径会影响嵌入电极的锂离子的固态扩散量。颗粒越小（尤其是纳米颗粒），循环时的体积变化越小。这将能减少机械应力、增加硬度，以及提高抗断裂性。
有研究表明，相比单分散分布，宽泛的粒径分布能够更多地增加能量密度。控制和定制粒径分布将有助于实现定制调整，从而实现高功率（单分散）或高能量密度（多分散）。
颗粒形状会影响堆积密度等特性，因为球形颗粒的堆积密度比纤维状或片状颗粒的更大。
隔膜/粘合剂/膜评估
隔膜或膜允许离子在电极间流动，同时阻止任何电子流动——从根本上将正极和负极分开。
典型隔膜由聚烯烃（通常是聚丙烯）以及其他聚合物、陶瓷和陶瓷/聚合物混合物制成。 隔膜有很多孔（孔隙率通常 >40%），厚度大约为 25 μm，离子电阻率低。 将分层或复合隔膜用作安全装置，可防止电池热失控。
粘合剂材料用于将活性电极材料颗粒固定在一起，使其与集电器（即正极的铝箔或负极的铜箔）接触。
Zeta 电位
要深入了解隔膜的传输机制，可以通过 zeta 电位了解隔膜的电解质亲和力。这样可以调整电池性能，延长循环寿命。
当隔膜的电解质电阻较小而水渗透性却较高时，电池的循环寿命就会延长。Zeta 电位还能提供关于膜与电解质添加剂亲和力的必要信息。
孔隙率测量
孔隙率规格是隔膜验收标准中的一项重要参数。隔膜必须具有足够的孔隙密度才能容纳液体电解质，使离子能够在正极和负极间移动。孔隙率越大，电池内产生的热量越少，能量密度越高。
孔隙率均匀对于避免离子流变化至关重要。隔膜内的离子流变化越大，对电极表面造成的影响就越大，电极失效也就越快，循环寿命也会显著缩短。但若孔隙率过大，孔隙将难以闭合，这会导致隔膜无法关闭过热电池。
孔径、形状、分布和弯曲度
隔膜孔径必须小于电极材料（即电极活性材料及所有导电添加剂）的粒径。大多数隔膜的孔径为亚微米级别，可阻止颗粒渗透。
孔隙的分布也必须均匀且需要具有弯曲结构。孔隙均匀分布可防止电流在整个隔膜中分布不均匀，而弯曲结构则能抑制锂枝晶的形成。
电解质分析
液体电解质可在正极和阴极之间传导锂离子，对商业锂离子电池具有重要作用。最常用的电解质由锂盐（如有机溶液中的 LiPF6）构成。
为防止电极氧化并延长循环寿命，需要使用高纯度锂盐。除了锂盐外，最终电解液中还包含各种添加剂。这些添加剂与 LiPF6 溶液混合可防止形成锂枝晶和溶液降解。
Zeta 电位
隔膜-电解质交界面处会出现因电荷分离而引起的电动力学现象。带电电解质溶液通过隔膜孔扩散时必定会受到交界面处的 zeta 电位影响。
该交界面处的 zeta 电位可能会阻碍（也可能促进）电解质通过隔膜。zeta 电位值可指示系统的电位稳定性：该值（正值或负值）越大，溶液的稳定性越高。
制造和故障分析
制造前和制造中的材料表征是确保电池组件和最终电池组实现最佳运行的关键控制参数之一。
从原料到组件制造和电池组本身，材料表征在测定所需的电化学性能、安全性、电池循环和其他重要参数方面发挥着重要作用。
粒径/形状 – 原料
粒径和颗粒形状会影响堆积密度，进而影响电极厚度和能量密度。
有研究表明，石墨的粒径分布和涂覆箔中的颗粒定向会影响石墨负极的电化学性能。纯度也具有重要影响，电极制造所用的所有粉体和添加剂中的金属杂质含量必须很低。
性能下降
在电池的整个生命周期内，物理和电化学现象都会导致性能下降。这种性能下降最明显地体现在充放电循环期间容量衰减或保质期缩短。
膨胀和收缩可能会引起界面应力，这会对电极性能产生不利影响，甚至可能会造成分层，从而导致电极材料与集电器之间的接触减少。这种机械故障会引起孔径变化，进而导致与电解质的接触减少以及循环性能变差。
可以使用 DSC 和 TGA 等程序升温方法检查潜在的过热条件。
压延/固相率测定
压延是生产高性能电极的最关键一步。电极膜的孔隙率和厚度会随着压延次数的增加而降低。压延还可能会改变电极的孔隙结构，从而影响电解质对膜的润湿性。
如果压延次数超过理想水平，孔隙率和平均孔径就会减小，这将导致不可逆容量损失、高循环率以及循环性能差，寿命短。固相率是辊压作业中常用的一个控制参数。此控制参数可帮助确定辊压机的最佳速度、压缩力和咬合角设置。使用固相率作为一项关键质量属性将能确保各产品批次保持一致，且最终产品具有符合设计的所需电化学性能。
PTA 能够表征原料的粉体流变，确保工艺进展顺利，同时它还能表征最终电极膜的特性。