Permintaan untuk baterai ion litium yang dapat diisi ulang tumbuh dengan cepat. Sebagai hasilnya, produsen harus memenuhi persyaratan yang menantang untuk kualitas produksi dan pengembangan baterai lebih lanjut.
Portofolio luas METTLER TOLEDO untuk solusi karakterisasi analitik untuk laboratorium dan timbangan presisi otomatis untuk manufaktur, mendukung pengembangan jaminan kualitas (QA), dan prosedur kontrol kualitas (QC) produksi baterai ion litium.
Solusi industri dan laboratorium kami yang inovatif mampu mendukung berbagai langkah dalam rantai nilai baterai ion litium – mulai dari pengujian bahan baku dan komponen baterai, hingga produksi dan kontrol kualitas akhir.
Pasar yang terus meningkat untuk perangkat elektronik portabel, bersama dengan meningkatnya laju revolusi kendaraan listrik, telah menghasilkan permintaan yang sama besarnya untuk baterai yang dapat diisi ulang. Baterai ion litium (LIB) adalah fitur yang terbaik dalam teknologi ini. Jenis baterai ini menunjukkan kepadatan energi tinggi karena daya tahan siklus yang baik, ringan tetapi kuat, karena dapat diisi dan diisi ulang tanpa kehilangan banyak energi setiap siklus, dan memiliki laju self-discharge yang rendah.
Diagram baterai ion litium menggambarkan prinsip kerja baterai ion litium. LIB menyimpan energi yang dilepaskan oleh reaksi elektrokimia antara anoda dan bahan katoda. Baik katoda dan anoda mengandung ion litium bermuatan positif.
Selama discharge, reaksi oksidasi pada anoda melepaskan elektron dan kation litium. Elektron mengalir melalui kabel eksternal ke katoda. Untuk menutup sirkuit listrik, kation litium mengalir melalui elektrolit cair dan pemisah ke katoda, di mana mereka bergabung kembali dalam reaksi reduksi.
Selama pengisian, reaksi pada elektroda dibalik dan ion litium mengalir ke arah yang berlawanan. Ion litium tidak mengambil bagian dalam reaksi elektrokimia secara keseluruhan dan tetap dalam keadaan oksidasi mereka.
Larutan elektrolit yang biasa digunakan dalam baterai ion litium komersial terdiri dari pelarut organik (kebanyakan karbonat linear dan siklis), garam litium, dan berbagai zat aditif. Elektrolit dan bahan baterai Li-ion lainnya harus bebas dari air karena bahkan jumlah jejak dapat bereaksi dengan elektrolit untuk menghasilkan produk sampingan yang agresif termasuk asam fluorida yang dapat membahayakan keamanan dan kinerja baterai. Air memiliki pengaruh yang sangat buruk, sehingga kadar air dalam elektrolit perlu diuji secara rutin.
Titrasi Karl Fischer Koulometrik adalah metode pilihan untuk menentukan kadar air dalam elektrolit secara presisi dan akurat. Tidak hanya air, tetapi produk degradasi yang merugikan itu sendiri, asam fluorida (HF), juga dapat ditentukan dalam elektrolit. Titrasi asam-basa telah terbukti sebagai metode yang akurat dan dapat diandalkan untuk menguji kadar HF dalam elektrolit baterai.
Massa jenis cairan tergantung pada komposisi molekulnya. Pemeriksaan massa jenis secara cepat dengan Density Meter METTLER TOLEDO dapat membantu mengungkapkan kontaminasi air atau kotoran lainnya pada elektrolit.
Differential Scanning Calorimetry (DSC) digunakan dalam Kontrol Kualitas (QC) untuk mempelajari komposisi dan kadar karbonat dalam larutan elektrolitik, yang memiliki implikasi penting untuk stabilitas siklus, kepadatan energi, dan keamanan baterai ion litium. DSC juga memberikan informasi tentang pelelehan elektrolit dan kristalisasi untuk menentukan suhu minimum untuk proses pengisian/discharging.
Dokumen terkait
Keamanan dan kinerja elektroda sebagian besar dipengaruhi oleh penuaan dan degradasi bahan aktif katoda yang diinduksi oleh pengisian/discharge.
Menyediakan pengukuran yang presisi untuk kapasitas panas, suhu dekomposisi, dan penentuan entalpi, teknik analisis termal adalah alat bantu fundamental dalam studi stabilitas termal untuk karakterisasi baterai ion litium. Untuk memperoleh lebih banyak informasi tentang komponen degradasi dari satu eksperimen, TGA atau TGA/DSC METTLER TOLEDO dapat disambungkan ke sistem analisis gas yang sesuai untuk melakukan, misalnya, spektroskopi inframerah transformasi Fourier, spektroskopi massa, spektroskopi massa kromatografi gas–spektroskopi massa atau kromatografi gas mikro–spektroskopi massa.
Sama seperti yang dilakukan untuk elektrolit, pengujian katoda dan anoda mencakup analisis kadar air sebelum menggunakan komponen dalam baterai. InMotion KF Oven Autosampler METTLER TOLEDO memanaskan bahan padat hingga suhu tinggi, mengekstraksi airnya, dan mengarahkannya ke Titrator Karl Fischer Koulometer, di mana mereka dapat terdeteksi.
Selain itu, titrasi dapat digunakan untuk menentukan kandungan logam (misalnya kobalt, mangan, besi, nikel) dalam material katoda serta untuk menguji pengotor dalam material seperti klorida, hidroksida, dan karbonat.
Dokumen terkait
Catatan aplikasi:
Pemisah untuk baterai Li-ion berpengaruh penting terhadap kinerja, masa pakai, serta keandalan dan keamanan baterai. Misalnya, degradasi material pemisah sering menjadi akar penyebab korsleting internal yang menyebabkan kegagalan sel. Dengan demikian, metode yang dapat diandalkan untuk analisis dan pengujian pemisah sangatlah penting.
Analisis termal digunakan untuk mengkarakterisasi sifat termal pemisah, biasanya terbuat dari poliolefin seperti PP atau PE. Keterbatasan teknologi membran semacam itu meliputi resistansi penetrasi, penyusutan, dan pelelehan. Sifat-sifat tersebut dapat diselidiki dengan cara Termogravimetri (TGA), Kalorimetri Pemindaian Diferensial (DSC), dan Analisis Termomekanis (TMA).
Dokumen terkait
Mulai dari bahan awal hingga produk berkualitas tinggi, baterai ion litium harus melalui hingga 25 tahapan produksi, yang menjadi fondasi untuk kinerja dan kualitas yang diminta. Penimbangan termasuk penentuan kadar moisture adalah kunci untuk menghadirkan konsistensi dan keterlacakan di sepanjang rantai produksi penuh.
Bahan baku yang mahal mewakili hingga 60% dari keseluruhan biaya produksi sel. Penimbangan adalah metode yang paling akurat untuk memenuhi toleransi proses yang tinggi untuk konsistensi dalam formulasi dan menghindari terbuangnya produk yang berbiaya mahal.
Setelah elektroda ditumpuk, penimbangan adalah solusi untuk pengisian elektrolit. Bahkan jika memungkinkan untuk mengontrol aliran elektrolit, akurasi perangkat penimbangan presisi tinggi dapat memastikan kontrol kualitas hingga 100%.
Bagian yang hilang atau tersembunyi, yang mungkin jatuh ke dalam modul secara tidak sengaja dapat menyebabkan kebakaran dan menghancurkannya. Hal ini dapat dicegah dengan menggunakan timbangan resolusi tinggi untuk pemeriksaan kelengkapan, yang bahkan menghilangkan masalah deteksi yang terkait dengan permukaan mengilap.
Kandungan padat pada slurry elektroda memengaruhi kualitas pelapisan dan dengan demikian kinerja elektroda, sehingga kontrol yang ketat terhadap kandungan padat maupun moisture selama produksi elektrode sangatlah penting. Hal ini dapat dilakukan dengan cepat dan mudah dengan penganalisis kadar moisture halogen.
Dokumen terkait
Kinerja baterai sangat tergantung pada kemurnian Bahan Aktif Katoda (CAM) dan ukuran partikel dari bahan prekursor, PCAM.
Selama pengendapan/kristalisasi, kontrol pH proses secara terus-menerus sangat penting untuk memengaruhi distribusi dan morfologi partikel PCAM. Variabilitas proses dapat secara dramatis mengubah profil morfologi dan dengan demikian tidak diharapkan. Pengukuran pH inline secara akurat merupakan prasyarat untuk mempertahankan konsistensi proses.
PCAM yang mengendap (metalhidroksida) dapat meningkatkan sensor proses dan menyebabkan pergeseran pengukuran.
Sensor pH proses cerdas InPro 4260i METTLER TOLEDO disesuaikan untuk untuk proses manufaktur PCAM dengan padatan tersuspensi dalam konsentrasi tinggi. Dikombinasikan dengan sistem pembersihan otomatis EasyClean 200, METTLER TOLEDO menawarkan solusi pengukuran terbaik untuk kontrol pH dalam proses PCAM yang andal.
Reaktor memerlukan tingkat oksigen yang rendah untuk menghindari oksidasi PCAM. InPro 6850i adalah sensor Oksigen in-situ METTLER TOLEDO dengan ukuran ringkas yang dapat mengukur tingkat oksigen secara akurat di ruang kepala reaktor dan memungkinkan kontrol gas inert dengan cepat.
Dokumen terkait
Dokumen terkait
Panduan: Siklus Hidup Baterai Litium-Ion
Jamin performa dan keamanan di sepanjang rantai nilai baterai: Optimalkan proses dan manfaatkan presisi tinggi untuk menjamin performa dan keamanan baterai.
Instrumen
Pertanyaan yang Sering Diajukan
Apakah yang Dimaksud dengan Pengujian Baterai Ion Litium dan Bagaimanakah Cara Kerjanya?
Pilihlah pertanyaan yang Anda minati:
- Apakah keuntungan dari baterai ion litium?
- Berapa lamakah masa pakai baterai ion litium?
- Berapakah suhu operasional yang aman untuk baterai ion litium?
- Apakah pengaruh air di dalam baterai ion litium?
- Komponen baterai manakah yang perlu diuji untuk kadar air?
- Haruskah elektrolit diuji untuk air dan asam fluorida sebelum diisi ke dalam baterai?
- Manakah metode pilihan untuk menguji air dalam elektrolit?
- Metode manakah yang direkomendasikan untuk menguji air pada pemisah, anoda, dan katoda padat?
- Haruskah massa jenis elektrolit diperiksa?
- Bagaimanakah analisis termal dapat berkontribusi pada investigasi keamanan baterai ion litium?
- Bagaimanakah sintesis bahan anoda grafena dapat diselidiki dengan analisis termal secara simultan?
- Mengapa matinya separator penting dan bagaimanakah hal itu dapat diselidiki?
- Bisakah bahan agresif merusak perangkat pengukuran yang digunakan untuk memformulasikan batch slurry?
- Bagaimanakah caranya mengkalibrasi timbangan industri dalam mesin dan sistem produksi saya?
- Apakah keunggulan dari pengisian elektrolit berbasis berat?
- Seberapa akuratkah proses pengisian elektrolit dapat diukur?
- Bisakah saya mendeteksi bagian tersembunyi dalam modul baterai dengan timbangan industri?
- Mengapa kontrol pH proses yang akurat berperan penting selama manufaktur PCAM?
- Bagaimanakah cara menghindari degradasi PCAM pada kristalisator?
- Selama kalsinasi PCAM, bagaimana cara meyakini bahwa konsentrasi oksigen berada pada tingkat yang diperlukan?
1. Apakah keuntungan dari baterai ion litium?
Baterai ion litium ion dapat diisi ulang hingga ratusan kali dan lebih stabil. Baterai ini cenderung memiliki kapasitas voltase dan kepadatan energi yang lebih tinggi serta laju self-discharge yang lebih rendah daripada baterai lainnya yang dapat diisi ulang.
2. Berapakah masa pakai baterai ion litium?
Masa pakai khas baterai ion litium adalah sekitar dua hingga tiga tahun atau 300 hingga 500 siklus pengisian daya, manapun yang terjadi terlebih dahulu.
3. Berapakah suhu operasional yang aman untuk baterai ion litium?
Baterai ion litium bekerja secara optimal ketika diisi antara suhu 0°C hingga 45°C. Suhu discharge optimal adalah antara -20 °C hingga 60 °C.
4. Apa pengaruh air di dalam baterai ion litium?
Air di dalam baterai ion litium bereaksi dengan elektrolit untuk menghasilkan produk yang merugikan seperti asam fluorida (HF). Bahan kimia tersebut menyebabkan degradasi elektrode, mengganggu fungsi keseluruhan, dan pada akhirnya mengurangi kapasitas. Selain itu, air dapat menyebabkan skenario pelarian termal, yang dapat memicu ledakan baterai.
5. Komponen baterai mana yang perlu diuji untuk kadar air?
Semua komponen baterai perlu diuji kadar airnya sebelum komponen-komponen tersebut dimasukkan ke dalam baterai, yakni semua komponen yang saling berinteraksi satu sama lain melalui elektrolit cair.
6. Haruskah elektrolit diuji untuk air dan asam fluorida sebelum diisi ke dalam baterai?
Asam fluorida (HF) dikenal memiliki pengaruh buruk terhadap kinerja baterai. Zat ini terbentuk melalui reaksi elektrolit dengan air. Reaksi ini dapat terjadi di dalam baterai, tetapi juga selama produksi elektrolit. Dengan demikian, penting agar elektrolit tidak hanya diuji untuk kadar air, tetapi juga untuk kadar HF itu sendiri sebelum diisi ke dalam housing baterai.
7. Manakah metode pilihan untuk menguji air dalam elektrolit?
Titrasi Karl Fischer (KF) koulometrik adalah metode pilihan untuk menentukan kadar air rendah dalam sampel seperti elektrolit. Analisisnya cepat, andal, dan tidak perlu persiapan sampel sama sekali. Sampel elektrolit disuntikkan ke dalam wadah titrasi dan hasilnya diperoleh setelah -2 menit.
8. Metode manakah yang direkomendasikan untuk menguji air pada pemisah, anoda, dan katoda padat?
Sampel padat tidak dapat langsung diinjeksikan ke dalam wadah titrasi Karl Fischer. Jadi, diperlukan oven ekstraksi fase gas untuk mengekstraksi air terlebih dahulu. Oven KF InMotion secara otomatis memanaskan sampel padat hingga suhu meningkat dan aliran nitrogen kering membawa air yang menguap ke sel titrasi koulometri, di mana air tersebut terdeteksi. Analisis sepenuhnya dilakukan secara otomatis. Elektrodr diisi ke dalam vial dan metode dimulai dengan OneClick ™.
9. Haruskah massa jenis elektrolit diperiksa?
Massa jenis cairan tergantung pada komposisinya. Air dan kotoran lainnya dapat mengubah massa jenis elektrolit. Pemeriksaan massa jenis elektrolit secara cepat dapat mengungkapkan kontaminasi dan kualitas yang buruk.
10. Bagaimanakah analisis termal dapat berkontribusi terhadap pengujian keamanan baterai ion litium?
Analisis termogravimetri (TGA) dan kalorimetri pemindaian diferensial (DSC) adalah sarana yang berharga untuk menentukan profil dekomposisi dan stabilitas termal dari komponen baterai yang berbeda. Pelarian termal baterai juga dapat diselidiki dalam situasi normal maupun ekstrem.
11. Bagaimanakah sintesis bahan anoda grafena dapat diselidiki dengan analisis termal secara simultan?
Rute sederhana dan murah untuk mendapatkan grafena adalah dengan mereduksi grafena oksida, yang dapat dengan mudah diperoleh dari grafit. Reduksi bertahap dari grafena oksida dapat dengan mudah diikuti oleh TGA/DSC.
12. Mengapa matinya pemisah penting dan bagaimanakah hal itu dapat diselidiki?
Untuk tujuan keselamatan, penting agar pemisah mati (yaitu mengalami penutupan pori-pori) sebelum terjadinya pelelehan. Hal ini dapat dikonfirmasi dengan analisis termomekanis (TMA), yang mengkarakterisasikan perilaku pelelehan dan penyusutan membran pemisah.
13. Bisakah bahan agresif membahayakan perangkat pengukuran yang digunakan untuk memformulasikan batch slurry?
Modul timbangan dan sel beban biasanya dipasang di bagian luar tangki atau mixer, sehingga perangkat pengukuran tidak bersentuhan langsung dengan material panas, dingin, agresif, atau yang mudah meledak. Selain itu, sensor tersebut dapat berfungsi akurat, terlepas dari bentuk, permukaan, Di-Electricity, Bilangan Reynold, kekentalan/viskositas, maupun karakteristik material lainnya.
14. Bagaimanakah caranya mengkalibrasi timbangan industri dalam mesin dan sistem produksi saya?
Load cell dan modul timbangan yang terintegrasi dalam mesin dan sistem produksi adalah komponen penting yang harus bekerja secara aman dan akurat. METTLER TOLEDO menawarkan layanan servis kalibrasi yang disesuaikan untuk setiap kapasitas untuk membantu memastikan hasil yang konsisten dan operasi yang andal. Layanan servis tersebut meliputi Kalibrasi Anak Timbang Uji, Kalibrasi Anak Timbang Uji dan Material Substitusi, Kalibrasi Hidraulis RapidCal™, dan Kalibrasi Tanpa Anak Timbang CalFreePlus dengan POWERCELL®.
15. Apakah keunggulan dari pengisian elektrolit berbasis berat?
Mengisi elektrolit secara langsung di atas perangkat penimbangan memungkinkan loop tertutup antara sensor dan perangkat pengisian. Artinya, Anda dapat terus-menerus menyesuaikan perangkat pengisian selama produksi penuh, sehingga menghilangkan faktor ketidakpastian dan menjamin kualitas sel baterai yang konsisten.
16. Seberapa akuratkah proses pengisian elektrolit dapat diukur?
Saat memilih teknologi penimbangan untuk pengisian elektrolit, parameter penting seperti keterbacaan, keterulangan, dan sensitivitas harus menjadi pertimbangan utama Anda. Hal yang terpenting, hindari menggunakan resolusi sebagai satu-satunya kriteria pemilihan Anda, karena ini saja tidak akan menjamin hasil yang stabil atau kualitas yang tinggi.
17. Bisakah saya mendeteksi bagian tersembunyi dalam modul baterai dengan timbangan industri?
Penimbangan tare dapat dilakukan sebagai pemeriksaan berat silang di akhir perakitan modul baterai. Dengan prosedur ini, Anda dapat memeriksa apakah semua produk sudah terpasang dan tidak ada yang jatuh ke dalam modul selama perakitan. Selain itu, penimbangan tidak dipengaruhi oleh permukaan aluminium yang mengilap.
18. Mengapa kontrol pH proses yang akurat berperan penting selama manufaktur PCAM?
Proses pH secara langsung memengaruhi morfologi dan ukuran partikel sehingga dengan demikian bertanggung jawab atas kinerja baterai; pengisian/discharging.
19. Bagaimanakah cara menghindari degradasi PCAM pada kristalisator?
Kehadiran oksigen dalam reaktor selama sintesis PCAM dapat dengan mudah menyebabkan pembentukan oksida NCM yang tidak diinginkan. Oleh karena itu, penting untuk mempertahankan atmosfer lembam di ruang kepala reaktor. Pengukuran oksigen in situ yang berkelanjutan memberikan pemberitahuan segera tentang masuknya udara atau selimut nitrogen yang tidak cukup.
20. Selama kalsinasi PCAM, bagaimana cara meyakini bahwa konsentrasi oksigen berada pada tingkat yang diperlukan?
Mengukur O2 dalam saluran ventilasi kalsinasi PCAM rumit karena tingginya suhu, kadar air, dan kandungan debu. Pengukur oksigen in situ GPro 500 (atau dalam konfigurasi ekstraktif) dapat mengizinkan kondisi tersebut dan menghadirkan pengukuran akurat untuk mendukung kontrol proses yang cepat.