DOSEUR DE POUDRE DE LAMBDA pour la distribution de précurseurs pour batterie lithium-ion - Mélange de silicium et de ferrocène dans l'étude et amélioration de batteries au lithium.

Les batteries lithium-ion (LIB) sont très appréciées dans diverses applications, notamment l'électronique portable, les véhicules électriques et l'aérospatiale, grâce à leur densité énergétique supérieure et leurs tensions plus élevées. Les LIB commerciales utilisent généralement du graphite pour les anodes en raison de sa longévité, de sa disponibilité et de sa rentabilité. Cependant, la capacité spécifique du graphite devient insuffisante pour répondre aux demandes énergétiques élevées. Le silicium, avec sa capacité théorique dix fois supérieure, constitue une alternative prometteuse. Pourtant, il est confronté à des problèmes de capacité en raison de changements de volume importants lors de l’insertion/extraction du lithium.

Pour résoudre ce problème, des chercheurs chinois ont développé une méthode permettant d’intégrer des nanoparticules de silicium dans des couches conductrices comme le graphène. Ils y sont parvenus grâce à un processus ultra-rapide, en une étape et évolutif de synthèse de nanoparticules de graphène@Fe – Si à l’aide d’un plasma maintenu par ondes de surface à pression atmosphérique.

Distribution de précurseurs de silicone et de ferrocène. Améliorer les performances de la batterie lithium-ion grâce au distributeur de poudres DOSER de Lambda.

Fig 1: Le DOSER 0,2L de LAMDBA fixé au générateur de plasma SWS pour la synthèse des nanoparticules encapsulées à base de silicium.

Un contrôle précis du matériau précurseur est essentiel pour garantir un revêtement uniforme de graphène sur la surface des nanoparticules composites Fe – Si à l’aide du plasma SWS. Pour y parvenir, l’équipe de recherche a utilisé le distributeur de poudre DOSER de LAMBDA, qui permet d’introduire uniformément de la poudre de précurseur dans la zone de réaction du plasma dans un environnement bien régulé. Cette équipe a utilisé une combinaison de ferrocène et de poudre de silicium comme matériaux précurseurs, en les introduisant à un débit constant de 1 g/min.

 

Référence: Jie, Z., Zhang, Z., Bai, X., Ma, W., Zhao, X., Chen, Q., & Zhang, G. (2023). Surface-wave-sustained plasma synthesis of graphene@Fe–Si nanoparticles for lithium-ion battery anodes. In Applied Physics Letters (Vol. 123, Issue 11). AIP Publishing. https://doi.org/10.1063/5.0159269

Conclusion:

Ils ont vérifié les nanoparticules synthétisées, qui comprenaient une gaine de graphène et des nanoparticules de silicium encapsulées dans du fer, grâce à différentes techniques analytiques. Ces techniques comprenaient la cartographie par spectroscopie de rayons X à dispersion d'énergie, le balayage linéaire en mode microscopie électronique à transmission et la microscopie électronique à transmission haute résolution. De plus, ils ont utilisé la spectroscopie Raman pour confirmer l’identité du revêtement comme étant du graphène. Cette étude présente une stratégie viable pour la production à l'échelle industrielle de matériaux d'anode, visant à améliorer les performances des batteries lithium-ion (LIB).

En quoi DOSER et HI-DOSER de LAMBDA sont uniques par rapport aux autres distributeurs de poudre.

Le distributeur de poudre de LAMBDA offre un avantage unique avec son électronique à quartz contrôlant le moteur de l'unité d'entraînement, semblable à celle que l'on trouve dans les montres électroniques. Contrairement à d'autres systèmes, la conception du distributeur de poudre en forme de spirale ouverte empêche le compactage et les blocages, garantissant ainsi un dosage fluide. Cette spirale canalise efficacement la poudre vers un orifice central pour la distribution.

Le DOSER/HI-DOSER de LAMBDA trouve une application dans les hottes laminaires pour la distribution précise de diverses poudres, remplaçant les processus manuels fastidieux par une automatisation rapide. L'intégration avec une balance facilite la distribution de portions de poids spécifiques.

Avec les DOSER et HI-DOSER, les débits de poudre peuvent être ajustés dans une large mesure, sur une plage de 3 décades. Par exemple, le DOSER dispose d’une plage de débits de 50 mg/min à 50 g/min pour NaCl. Le HI-DOSER fonctionne en mode lent (60 mg/min à 60 g/min) et en mode rapide (250 mg/min à 250 g/min) dans des conditions standards de laboratoire. Pour des applications particulières, l’appareil peut être configurée pour obtenir des débits aussi faibles que 10 mg/min.

Les modèles DOSER et HI-DOSER peuvent être fournis avec des récipients de 0,2 L, 1 L, 3 L ou 6 L, éventuellement recouverts d'un film protecteur pour plus de sécurité lors de la manipulation et du fonctionnement.

Pour plus de détails sur les doseurs de poudre DOSER et HI-DOSER de LAMBDA, vous pouvez visiter le site www.lambda-instruments.com/powder-doser/. Pour toute demande de renseignements ou devis concernant le doseur de poudre DOSER/HI-DOSER, veuillez nous contacter à sales@lambda-instruments.com.