前沿應(yīng)用 | 低場(chǎng)核磁共振技術(shù)：快速解決硅碳負(fù)極碳包覆率檢測(cè)難題

硅碳負(fù)極材料是下一代高能量密度鋰電池的關(guān)鍵，而碳包覆率直接影響電池的安全性、循環(huán)壽命和倍率性能。然而，如何快速、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)包覆效果，一直是行業(yè)的“卡脖子”環(huán)節(jié)。

傳統(tǒng)檢測(cè)方法的痛點(diǎn)：慢、不準(zhǔn)、不全面

目前業(yè)內(nèi)常用的方法存在明顯短板：

痛點(diǎn)	傳統(tǒng)方法（產(chǎn)氣法，碳含量法，電鏡法）的具體問題
檢測(cè)極慢	產(chǎn)氣法需要將樣品制成漿料，真空密封后靜置3~5天甚至更久，才能觀察到明顯產(chǎn)氣差異，無法滿足產(chǎn)線快速質(zhì)控需求。
準(zhǔn)確性差	在漫長(zhǎng)的靜置過程中，硅顆粒容易沉降、團(tuán)聚，未包覆的硅表面實(shí)際接觸水的面積減少，導(dǎo)致產(chǎn)氣量偏低，誤判為包覆良好。
取樣代表性不足	電鏡法每次只能分析微量樣品，難以反映整批產(chǎn)品的真實(shí)包覆均勻性；碳含量法僅測(cè)總碳量，無法區(qū)分碳層是否連續(xù)、均勻地包覆在硅顆粒表面。
無法判斷包覆均勻性	同一批次產(chǎn)品不同位置的包覆效果可能差異巨大，但傳統(tǒng)方法要么不做多點(diǎn)檢測(cè)，要么因耗時(shí)太長(zhǎng)而無法實(shí)施批量抽檢。

這些痛點(diǎn)導(dǎo)致企業(yè)常常
“等結(jié)果等到貨出不了”“測(cè)不準(zhǔn)導(dǎo)致電池安全隱患”，迫切需要一種快速、無損、可批量評(píng)價(jià)的新技術(shù)。

二、解決方式：低場(chǎng)核磁共振（LF-NMR）弛豫法

低場(chǎng)核磁技術(shù)通過檢測(cè)水分子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，間接“看見”硅顆粒表面的碳包覆情況，從根本上繞開了傳統(tǒng)方法的缺陷。

1. 核心原理：以“水”為探針

將硅碳負(fù)極材料與溶劑（水或含氫溶液）制成漿料。

未包覆的硅表面親溶劑能力很弱，溶劑的橫向弛豫時(shí)間（T?）基本不變。

C層表面有很多親核基團(tuán)，對(duì)溶劑分子束縛很強(qiáng)，溶劑分子的T?值會(huì)顯著縮短。

通過精確測(cè)量漿料的T?值變化，結(jié)合顆粒比表面積（BET）數(shù)據(jù)，計(jì)算出NMR包覆率系數(shù)——該系數(shù)越高，代表包覆越完整、越均勻。更重要的是，整個(gè)測(cè)試只要2min，非常適用于大規(guī)模產(chǎn)線質(zhì)檢。

目前杉杉科技正在使用這種方法對(duì)硅碳負(fù)極的包覆率進(jìn)行測(cè)試：

低場(chǎng)核磁技術(shù)為碳包覆率的測(cè)試提供了一個(gè)獨(dú)特的視角。

如您對(duì)以上應(yīng)用感興趣，歡迎咨詢：15618037925