上海千实解读高性能激光粒度仪的应用与提高分辨能力的方法

　　传统锂电池主要应用于消费电子产品市场，经过多年发展，逐渐走向成熟，而伴随着技术进步、成本降低，特别是对绿色新能源的强烈需求，应用于电动工具、汽车、甚至是储能需求的锂电池市场正在快速成长。与此同时，电池能效性和安全性要求也越来越高，而这两种特性的好坏，与正负极材料和隔膜材料的粒度均匀性和颗粒细度（粒度分布）有极大的相关性。

　　从大量的制浆经验以及行业交流反馈来看，诸如锂钴氧(LiCoO2)、锂锰氧(LiMn2O4)、锂镍氧(LiNiO2)、锂镍钴锰氧(LiNiCoMnO2)和磷酸铁锂(LiFePO4)等多种不同的正极材料，通常采用中值粒径D50作为关键质控指标。

　　不同材料不同工艺的产品对原材料的粒径要求也不尽相同，以分布在1-20um范围内居多。负极材料以石墨为例，当其平均粒径为16-18um，且粒度分布较为集中时，电池有较好的初放容量及首次效率。

　　此外，随着电池隔膜的厚度要求不断提高，对其中添加阻燃材料的粒径要求也随之不断提高，常使用的隔膜氧化铝粒径从微米级逐渐发展到亚微米甚至是纳米级。随着电池性能提高对原材料的粒度要求不断提高，激光粒度仪发挥着不可替代的作用，同时对粒度测量仪器的重复性、重现性、分辨能力提出了更高的要求。

　　粒度测试分辨能力对电池材料测试的意义

　　激光粒度仪的高分辨能力在电池材料的检验中，对测试样本中少量的大颗粒或小颗粒的准确识别有着重要的意义。比如说在电池材料活性物质中如果存在少量的大颗粒，可能会对涂布、滚压造成负面影响。如果在原材料检测时就发现，则可以避免后续不良品的产生。

　　另一个典型的例子是粒径过小的石墨粉在粉碎过程中更易于使其晶型结构发生改变，小颗粒石墨粉中菱形晶数量相对较多，而菱方结构的石墨具有较小的储锂容量，使电池的充放电容量有所降低。

　　另外颗粒直径太小，单位重量总表面积就会很大，需要包覆材料越多，导致电极材料的堆积密度减小而体积能量密度下降。如果能准确的对各种原材料进行粒度测试，在一定程度上有助于预判后续产品性能。以上只是举的一些显而易见的例子，实际上电池性能的诸多方面都与正负极材料和隔膜材料等的粒径息息相关。

　　提高激光粒度仪分辨能力的方法

　　对少量的大/小颗粒及样品各个粒径组分的准确识别，需要仪器制造商在无盲区光学设计、高品质高精度元器件、装配工艺、算法及软件智能控制上不断优化，提高产品分辨能力。

　　例如早先的激光粒度仪将多个光电转换元件探测通道放置在一块或两块平面上，然而傅立叶透镜的聚焦面通常呈弧形分布，平面布置的探测器很难将所有角度的散射光信号都地聚焦获取。以欧美克LS-609作为典型的例子来看，的激光粒度仪散射光能探测的设计，将常见的失焦影响较大的多个大角探测器通道以分个独立的方式放置于与其散射角相对应的傅立叶透镜焦点位置，以保证所有散射光角度的信号都是无混杂的，提高了散射光分布角度分辨能力。

　　与此同时，各个独立的探测器有利于在探测器上布置杂散光屏蔽装置，同时也防止了散射光在不同探测器上的相互干扰，进一步降低系统的噪声，提高细微差异的分辨能力。