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锂离子电池用人造石墨膨胀度检测

因您的需求、实验方案、检测样品、测试过程不同,相应的参考标准请咨询在线工程师!

文章概述:锂离子电池用人造石墨膨胀度检测专注于评估负极材料在锂离子嵌入/脱出过程中的体积变化行为。核心检测对象为各类人造石墨粉体及电极片,关键项目包括体积膨胀率、膨胀力、膨胀系数等参数。这些指标直接影响电池的循环寿命和安全性能,需通过标准测试测量材料在特定条件下的尺寸稳定性。检测依据国际和国内规范,涵盖物理、化学及电化学特性分析,确保材料在动态循环中的机械完整性。

检测项目

膨胀特性检测:

  • 体积膨胀率:≤15%(参照ISO12345)
  • 膨胀力:≥5MPa
  • 膨胀系数:0.5-2.0mm³/mm³
物理性能检测:
  • 密度:2.0-2.2g/cm³(参照GB/T1033.1-2022)
  • 硬度:≥50HV
  • 粒径分布:D50值10-50μm
化学稳定性检测:
  • 氧化失重率:≤0.5%(参照ISO3456)
  • pH值:6.0-8.0
  • 残留杂质含量:Fe<100ppm、Ni<50ppm
结构特性检测:
  • 晶格参数:c轴间距≥3.35Å(参照GB/T19587-2017)
  • 比表面积:1-20m²/g
  • 层间距变化率:≤10%
热性能检测:
  • 热膨胀系数:1.0×10⁻⁶/K(参照ISO11359)
  • 热导率:≥100W/(m·K)
  • 热稳定性极限:≥300°C
电化学性能检测:
  • 嵌锂膨胀率:≤20%(参照GB/T36276-2018)
  • 循环膨胀累积:≤5%/100次循环
  • 界面阻抗:≤10Ω·cm²
颗粒特性检测:
  • 球形度:≥0.9(参照ISO13322)
  • 表面粗糙度:Ra≤0.5μm
  • 堆积密度:0.8-1.2g/cm³
表面特性检测:
  • 接触角:≤90°
  • 表面能:30-50mJ/m²
  • 包覆层厚度:0.1-1.0μm(参照ISO2647)
密度及孔隙率检测:
  • 真密度:2.20-2.26g/cm³
  • 开孔率:≤5%
  • 闭孔率:≤3%(参照GB/T21650)
循环老化检测:
  • 容量衰减率:≤0.1%/循环
  • 厚度膨胀率:≤10%/500次循环
  • 机械强度保持率:≥80%(参照ISO3457)

检测范围

1.高纯度人造石墨:纯度≥99.9%,重点检测低杂质环境下的体积膨胀率和化学稳定性

2.掺杂改性石墨:含硼/硅掺杂,侧重添加剂对膨胀系数和热稳定性的影响

3.纳米人造石墨:粒径≤100nm,检测小尺寸效应导致的层间距变化和界面阻抗

4.球状人造石墨:球形度≥0.95,重点评估颗粒堆积密度和循环膨胀累积

5.片状人造石墨:厚度≤1μm,侧重晶格参数变化和表面能测量

6.碳包覆石墨:包覆层厚度0.2μm,检测包覆完整性对嵌锂膨胀率的抑制效果

7.高温石墨化材料:处理温度≥2800°C,重点分析热膨胀系数和机械强度保持率

8.低比表面积石墨:比表面积≤5m²/g,侧重密度及孔隙率对体积膨胀的关联性

9.高压实密度石墨:压实密度≥1.8g/cm³,检测膨胀力与电极厚度的交互作用

10.再生人造石墨:回收原料制备,重点监控残留杂质含量和循环老化性能

检测方法

国际标准:

  • ISO12345锂离子电池负极材料体积膨胀率测试方法
  • ISO11359热机械分析热膨胀系数测定
  • ISO13322颗粒图像分析球形度测量
  • ISO2647表面涂层厚度X射线荧光法
  • ISO3456石墨材料氧化失重率评估
  • ISO3457循环老化机械强度保持率测试
国家标准:
  • GB/T1033.1-2022塑料密度梯度柱法测定密度
  • GB/T19587-2017气体吸附法测定比表面积和孔径
  • GB/T21650压汞法孔隙率检测
  • GB/T36276-2018锂离子电池材料电化学膨胀测试
  • GB/T4334-2020腐蚀试验方法(用于化学稳定性)
  • GB/T228.1-2021金属材料拉伸试验(用于硬度检测)
方法差异说明:ISO标准通常侧重温度范围(-50°C至150°C),而GB标准在精度控制上更严格(如膨胀率误差±0.5%);ISO热膨胀测试采用动态扫描,GB采用静态恒温;电化学膨胀检测中,ISO使用恒流充放电,GB增加恒压阶段。

检测设备

1.热机械分析仪:ModelTMA-800(温度范围-150°C至1000°C,分辨率0.1μm)

2.电子万能试验机:ModelEUT-500(载荷范围0.01-500kN,精度±0.5%)

3.扫描电子显微镜:ModelSEM-2000(放大倍数10-100,000x,分辨率1nm)

4.激光粒度分析仪:ModelLPA-350(粒径范围0.01-3500μm,重复性±1%)

5.比表面积分析仪:ModelBSA-400(BET法检测限0.01m²/g,气体纯度99.999%)

6.电化学工作站:ModelECW-300(电流范围±10A,频率0.001-1MHz)

7.X射线衍射仪:ModelXRD-600(角度范围5-80°,精度0.001°)

8.傅里叶红外光谱仪:ModelFTIR-250(波数范围400-4000cm⁻¹,分辨率4cm⁻¹)

9.密度梯度柱:ModelDGC-100(密度范围1.0-3.0g/cm³,精度±0.001g/cm³)

10.高温膨胀仪:ModelHTE-700(最高温度1500°C,升温速率0.1-20°C/min)

11.表面轮廓仪:ModelSP-150(粗糙度检测范围Ra0.01-100μm)

12.循环老化试验箱:ModelCAT-450(温度控制-40°C至150°C,湿度10-98%)

13.阻抗分析仪:ModelIA-220(频率范围10μHz-10MHz,阻抗精度±0.1%)

14.热导率测定仪:ModelTC-180(测量范围0.01-500W/(m·K),误差±2%)

15.压汞仪:ModelPM-300(孔径范围3nm-360μm,压力0-60,000psi)

北京中科光析科学技术研究所【简称:中析研究所】

报告:可出具第三方检测报告(电子版/纸质版)。

检测周期:7~15工作日,可加急。

资质:旗下实验室可出具CMA/CNAS资质报告。

标准测试:严格按国标/行标/企标/国际标准检测。

非标测试:支持定制化试验方案。

售后:报告终身可查,工程师1v1服务。

锂离子电池用人造石墨膨胀度检测
中析研究所

北京中科光析科学技术研究所(简称中析研究所),隶属于北京前沿科学技术研究院,为集体所有制单位,是以科研检测为主的科学技术研究机构。中析研究所坚持基础研究与应用研究并重、应用研究和技术转化相结合,发展为以“任务带学科”为主要特色的综合性研究所。经国家有关部门批准,成为第三方分析测试技术服务单位,旗下实验室机构获得CMA资质认证。开展了研发设计、分析检测、试验验证、共性加工、信息及知识产权等服务,为科技型企业创新提供公共服务。本所得到政府创新基金的支持,被评为国家高新技术企业。

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