電池材料特性有哪些？搭配粒徑分佈應用，由微米進入奈米時代！

目錄 1.電池材料是什麼？   a.解構電池材料1. 正極材料     b.解構電池材料2. 負極材料    c.解構電池材料3. 電解液 2.電池材料與粒徑分佈有何關係？   a.電池材料的奈米粒徑   b.電池材料的界達電位 3.電池材料研發｜大塚科技 完美助攻

在現今瞬息萬變的科技時代下，「電池材料」無疑成為了一個重要的關鍵詞，並引領著能源
儲存和移動設備革新的方向。而鋰電池作為高效、輕量且高能量密度的能源儲存方式，在全球市場上的需求逐年攀升。特別是隨著電動車和可再生能源技術的逐步推廣和完善，鋰電池材料的科研與應用，也日益得到重視與投入，並牽動著整個行業的進步和革新。
從正極、負極材料到電解液，每一種材料的性能和特性，都直接影響著鋰電池的工作效率和其壽命。故探索和研究更高效、安全、經濟的鋰電池材料，對於推動電池技術發展，具有重大的意義和深遠的影響。而本文也將提供一個全方位、深入的理解，帶大家一起共同探索鋰電池材料的世界，期待能替未來發展和科技進步，帶來無限的可能與希望！

電池材料是什麼？

環境能源一直是21世紀中十分重要的課題，例如：如何利用永續能源，也是各個企業的社會責任。尤其在追求環境保護的社會課題中，也有許多技術性的革新。舉例來說，電動車的普及化就是降低汙染的一大指標。
其中儲存能量的「電池」，也是十分關鍵的部分。好的電池材料能維持使用壽命、放電的功率等等，其中電池大略可分為：正極材料、負極材料與中間電解質的部分。電池的正極材料，是以金屬為主，比較常見的有鈷、鎳等等；電池的負極材料，就是炭素材的舞台，各種五花八門的炭材在這邊大展身手。

（圖：電池材料的構成:正極材料、負極材料、電解質）

👉 解構電池材料1. 正極材料  

電池的正極材料，以金屬為主一般常見的有鈷（cobalt）、鎂（manganese）、鎳（nickel）、磷（phosphorus）、鐵（iron）等等為主，以及各自的化合物。一般以「鈷酸鋰」最為普遍，大量被使用於手機等行動裝置，但「鈷」的原料來源較為缺乏，算是一種貴重金屬元素，且有汙染環境的風險需要做好回收。另外，在使用上也要注意有容易過熱的風險，「鎳」相關的材料則是有相對較大的電容量，但是安全性較差。

👉 解構電池材料2. 負極材料 

負極材料，則以碳系素材為主，例如：石墨烯、奈米碳管等等，且碳系材料有重量輕、散熱佳、且電性質理想等電池需要的特性。

👉 解構電池材料3. 電解液

電解液為溝通正負極能量流動的媒介，用於鋰電池時需要跟鋰離子有良好的相容性，並以低黏度容易流動的有機溶劑或高分子為主。

電池材料與粒徑分佈有何關係？

電池材料分散的好壞，影響到電池本身的性能。而判斷分散性好壞的一種主流方法，就是平均粒徑與粒徑分佈。我們可以想像電池的原料越細緻，其製成成品後的結構越加完整也就代表著這顆電池的品質，當然不希望因為分散不好的關係，使電池中的材料分散不均勻甚至結塊而影響電池的性能。
另外，良好的原料分散，也影響到電池的熱穩定性。
 

電池材料的細微化｜由微米進入到奈米時代

電池材料粒徑分佈逐漸由微米步入奈米的時代，近年來我們逐漸感受到電池的原料由微米進入奈米的尺度。
雖然說不同的材料本身在微米或奈米尺度下就有不同的運用，但是越來越多廠商往奈米發展。
上面提到電池材料追求更細微的目標，也由原本的微米級粉狀原料進入分散好的奈米級原料。
粉狀材料在保存或使用時，較難控制分散效果的好壞。
早期量測電池材料比較多使用Laser Diffraction雷射繞射的機型，但進到奈米級的材料以後雷射繞射的量測就顯得有些吃力。
📖粒徑分析基本觀念，現行6種粒徑量測原理及方法完整說明→
這時候就輪到奈米粒徑分析的動態光散射DLS機台了。
 

電池材料的奈米粒徑

電池材料一般來說，不論是正、負極材料，比較多都是屬於濃度較高，且不透光的狀態。而大塚的DLS機台量測粒徑時，除了背向散射以外，在量測前會事先進行偵測位置調整，能量到市面上DLS機台最高的濃度。當然稀釋後的樣品粒徑我們也可以量測，一次滿足各種濃度下的電池材料粒徑分析需求。
📖我想要不稀釋量測粒徑!!不透光樣品之原液粒徑表現→
 

電池材料的界達電位

除了粒徑以外，當然電位也會影響電池材料的分散安定性，也可能會影響到電池的電性。
下面舉一個奈米碳管（CNT）材料，在添加分散劑前後的粒徑與界達電位變化。。

SDS	平均粒徑(nm)	界達電位(mV)
無	959.6	-43.8
有	245.3	-69.9

由上表可知，添加了添加劑後能大幅改善電池材料的分散性與分散安定性。
 

電池材料研發｜大塚科技 完美助攻

當然，每一種電池材料都有適合的添加劑種類與最佳的添加濃度。
這麼好玩的研究，就是留給各位廠商去做。大塚科技能提供你們「眼睛」，幫助你們觀察這次的比例是否有用，又如何能達到電池材料的最佳比例。想要了解更多或是測試我們的界達電位粒徑分析儀，是否能符合貴司樣品，歡迎聯絡我們！ 📖  閱讀更多相關文章：
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