德国EL-CELL电化学膨胀仪ECD-4-nano技术交流

德国EL-CELL电化学膨胀仪ECD-4-nano技术交流

在电池材料研发中，电极在充放电过程中的微观体积变化是衡量其结构稳定性、分析失效机制的关键参数之一。德国EL-CELL公司推出的ECD-4-nano电化学膨胀仪，正是为满足高精度、原位监测这一需求而设计的仪器。

一、 品牌与产品概述

德国EL-CELL公司长期专注于电化学测试领域，其产品主要服务于电池材料研究与开发。公司提供一系列用于实验室级测试的设备与配件，旨在为科研人员提供可量化、可重复的电化学表征方案。其产品线围绕电池测试的各个环节构建，从电极制备、封装到原位分析。

主要产品类型：

电化学膨胀仪、三电极测试电池、扣式电池测试夹具、软包电池测试夹具、多通道恒电位仪/恒电流仪、阻抗分析仪、测试设备对接站、电池测试系统控制与分析软件、电极制备工具（如切割机）、参比电极与电解池配件。

主要产品型号：

Ø ECD-4-nano（高分辨率电化学膨胀仪）

Ø PAT-Cell-Test（标准三电极测试电池）

Ø PAT-Cell-Exploration（多用途三电极测试电池）

Ø PAT-Cell-Force（可施加可控压力的测试电池）

Ø PAT-Cell-Presso（带压力传感器的测试电池）

Ø PAT-Tester-x（模块化多通道恒电位仪系统）

Ø PAT-Stand-1（通用型测试设备对接站）

Ø ECC-Opto（用于光学观测的电池）

Ø EL-Cut（精密电极切割工具）

Ø ECC-LiPunch（锂金属电极冲压工具）

二、 ECD-4-nano产品介绍与技术参数

ECD-4-nano是一款用于同步测量电化学信号与电极厚度微小变化的原位分析仪器。它能够在对电池进行充放电测试的同时，实时监测并记录工作电极或全电池堆的膨胀与收缩行为。

工作原理：

仪器核心是一个集成了高精度位移传感器的密封电化学测试腔体。待测的电极片作为工作电极，其厚度变化会通过一个柔性的金属隔膜传递至外部的电容式位移传感器。该传感器通过检测平行板电容的微小变化，将其转化为厚度位移数据，从而实现对纳米级形变的追踪。整个过程与电化学工作站同步进行，确保数据的时间关联性。

主要技术参数：

Ø 传感器类型：电容式位移传感器

Ø 测量范围：250 微米

Ø 分辨率：≤ 5 纳米

Ø 电极直径：10 毫米

Ø 压力传感器：0 至 3 bar（压力）

Ø 温度监测：-20 至 80 °C

Ø 施加力范围：约 1 至 15 牛顿（可调）

Ø 操作温度：-20 至 80 °C（测试腔体）

三、 核心特点

Ø 高分辨率的原位测量：电容传感器实现了≤5纳米的厚度分辨率，能够捕捉到电极材料在锂离子嵌入/脱出初期阶段的细微形变，与电化学数据点对点对应。

Ø 灵活的测试模式：通过更换内部组件，可在“半电池模式"（测量单个电极对锂金属的膨胀）和“全电池模式"（测量正负极组成的全电池堆膨胀）之间切换，适应不同实验目的。

Ø 集成化与可控环境：仪器内置了温度和压力传感器，允许用户在可控的机械压力和环境条件下进行测试，提升了数据的可比性和重复性。

Ø 与电化学工作站协同：设计上与EL-CELL的PAT系列测试系统兼容，可实现一键识别和同步控制，简化了复杂的多设备联用操作。

四、 主要应用领域

Ø 锂离子电池电极材料开发：定量评估硅碳复合负极、高镍正极等新型材料在循环过程中的体积变化率，为材料改性（如包覆、掺杂）提供关键数据。

Ø 固体电解质界面（SEI）膜研究：监测电池充放电过程中，由于SEI膜形成与生长导致的电极厚度不可逆增长，辅助研究电解液添加剂的作用。

Ø 电池失效机理分析：通过分析长期循环中电极膨胀曲线的异常趋势，关联电池容量衰减，可用于研究析锂、电极粉化、集流体腐蚀等失效问题。

Ø 工艺参数优化：研究不同电极压实密度、粘结剂体系对电极机械稳定性和膨胀行为的影响，为电池制造工艺提供参考。

Ø 新兴电池体系研究：同样适用于钠离子电池、钾离子电池等新型电化学体系，用于研究相应电极材料的体积效应。