“續航”新動力 | 助力鋰電池產業升級——鋰電產業一站式解決方案

日立科學儀器為鋰電產業提供一站式解決方案

鋰離子電池作為智能手機、筆記本電腦等電子電器設備，以及電動汽車、混合動力汽車等的電源，其性能的提升一直深受行業關注。日立科學儀器作為先進的技術企業，可為鋰電領域的“研發”、“制造”、“品質管理”，以及當下廣泛關注的“電池回收”等產業鏈環節，提供從儀器到零配件再到方案等全面解決方案。

01、研發（R&D）：創新驅動，助力鋰電池研發突破

【背景介紹】國內新能源汽車產業經過幾十年的發展，已經形成一定的產業規模并取得很大技術突破。動力電池作為新能源汽車核心部件，是新能源汽車產業發展的關鍵因素之一，動力電池綜合性能的提升是重要的支撐。電池的化學性能、電性能、循環性能、安全性能、可靠性能等評價能力的迫切要求下，推動電池產業界在技術創新投入方面不斷加碼。

日立可以為鋰電研發、制造、品質管理等方面提供電子顯微鏡、分析儀器等產品與解決方案。

【案例分享】濃度分析——原子吸收分光光度計（AAS）ZA3000

為了提高鋰離子電池的性能，需要高精度“定量分析各材料中的鋰元素”、“測定正極活性物質中的組成元素摩爾比”、“測定有機溶劑-電解液中分離出的異物”等。ICP等離子體發射光譜法適合多元素分析，但不適用堿金屬和有機溶劑分析，對某些元素的檢測靈敏度低, 而且使用成本較高。

分析實例：正極活性物質相關分析

左：正極活性物質中的組成元素摩爾比；

右：原子吸收分光光度計ZA3000

日立偏振塞曼原子吸收分光光度計ZA3000系列可以高精度定量分析堿金屬-鋰元素，并且可以穩定測定正極材料中組成元素的摩爾比，其精度低于1％。此外，還可以輕松測定有機溶劑-電解液中含有的異物，石墨爐法比ICP等離子體發射光譜法的檢測靈敏度更高。

分析實例：正極活性物質相關分析

左：鈷酸鋰中的鋰分析；右：鈷酸鋰中的鈷分析

分析實例：電解液（電解質）相關分析

左：碳酸鋰中的鈉分析；右：六氟磷酸鋰中的鉀分析

02、制造：智能制造，提升鋰電池生產效能

【背景介紹】鋰電是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。由于鋰金屬的化學特性非常活潑，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對環境要求非常高。其生產環節需要經歷多道復雜工序，這對提高生產效率、提高良品率等都提出很高的要求。同時，隨著鋰電產業的不斷升級發展，智能制造、自動化、數字化等成為鋰電制造當下的發展趨勢。

【案例分享1】高速檢出隱藏于表面之下的微米級金屬異物——X射線異物分析儀EA8000A

原材料中的金屬異物會使電池失效，甚至發生事故。X射線異物分析儀EA8000A具備強大的X射線異物檢出能力，可以高效檢出20μm級微小金屬異物顆粒，并對其進行元素識別。這套異物檢測系統能幫助用戶提高成品率、提升鋰電制造工序的效率、構建工序管理并不斷改進，從而有效控制異物混入情況。

X射線異物分析儀EA8000A

（產品來自日立分析儀器（上海）有限公司）

EA8000A在鋰電領域的應用

【案例分享2】成分和水分測試——自動電位滴定儀COM-A19

自動電位滴定儀COM-A19 可以高精度地測定氫氟酸、氫氧化鋰、碳酸鋰等電解液中的各種成分。

鋰電池電解液成分濃度測定案例

左：氫氧化鋰和碳酸鋰的測試結果案例；右：自動電位滴定儀COM-A19

對于非水相體系的鋰電池材料而言，水分是一個關鍵指標，因為它不僅會對材料的穩定性有影響，而且可能引起一系列有害的反應。在自動滴定裝置上增設“水分測定單元”，可以同時測定水分含量。另外，平沼的單室電解單元由于不需要陰極液，能夠降低運行成本。

鋰電池原料：聚氨酯硬化劑多元醇中水分含量測定案例

左：測試結果案例；右：MOICO-A19與卡式蒸發爐

03、品質管理：精 準監控，確保鋰電池卓 越品質

【背景介紹】鋰電產品安全性至關重要，這決定了鋰電行業對產品品控和管理的高規格要求，如何在生產環節中保證鋰電產品的性能穩定性、均一性等尤為重要，精 準的檢測技術和分析手段此時便可以發揮重要的支撐作用。

【案例分享】僅需3分鐘即可觀察影像——TM4000Plus II

TM4000Plus II 是日立臺式掃描電鏡系列中Z 新的型號。樣品無需前處理，從放入樣品到獲得圖像只需要短短幾分鐘。從形貌觀察到元素分析,以及生成報告都可以迅速完成。尤為適合各工序的鋰離子電池的品質管理。

上左：EDS顆粒分析；上右：日立臺式掃描電鏡TM4000Plus II；

下：寬范圍成分圖

04、回收：環保先行，推動鋰電池可持續發展

【背景介紹】我國新能源汽車行業在“雙碳”政策引導下進入規模化快速發展階段。在電池需求大力拉升下，鎳、鋰、鈷等金屬價格持續上漲，，鋰電回收不僅復合減污降碳的政策方向，且目前全 球鎳、鋰、鈷等原生礦產資源相對稀缺。通過對廢舊動力電池的循環利用，可有效解決資源枯竭問題。如何推動鋰電回收產業由規模速度型向質量效益型有序化轉變已經成為當下的重要命題。

【案例分享】：鋰電材料綜合評測—SEM和AFM聯動分析

S?Mic.是指將SEM、AFM的特點功能結合使用得到綜合評價。在同一視野下，對鋰離子電池正極材料進行測試。將SEM得到的成分信息和AFM的SSRM像的電氣特性進行匹配，得到全面的樣品信息。

左：SEM-AFM聯合觀察S?Mic.；

右：鋰電正極材料的SEM/AFM同一視野下的測評

觀察鋰電材料，SEM和AFM聯用

2023年，隨著新能源汽車產業進入疊加交匯、融合發展新階段，面對全 球不斷壯大的發展需求，動力電池產業進入新的發展階段，電池的安全、可控、低碳等發展方向為對應檢測技術提出越來越高的要求。

日立科學儀器將在鋰電解決方案的開發中不斷加碼，在鋰電領域“研究·開發”、“制造”、“檢測”的價值鏈中，提供從儀器到零配件的高端及前沿的解決方案。攜手廣大客戶，共同為鋰電升級不斷賦能。

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日立科學儀器（北京）有限公司

電話：400-898-1021

郵箱:contact.us@hitachi-hightech.com

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