Solusi laboratorium dan industri mendukung produksi dan pengembangan baterai lithium-ion, mulai dari pengujian komponen hingga kontrol kualitas akhir baterai.
 |
Solusi analitik inovatif untuk analisis termal dapat digunakan untuk menguji masing-masing komponen baterai, seperti bahan elektrode anode/katode, separator, elektrolit, dan lainnya. Instrumen penting untuk penyelidikan stabilitas termal baterai, reaksi eksotermik, dan entalpi termasuk kalorimetri pemindaian diferensial (DSC),termogravimetri (TGA),analisis termomekanis (TMA), dan analisis mekanis dinamis (DMA).
Risiko terkait situasi pelarian termal, seperti panas berlebih dan kemungkinan ledakan, sangat penting untuk penggunaan baterai lithium-ion (LIB) dalam aplikasi kendaraan listrik (EV). Keamanan baterai adalah komponen utama untuk penggunaan teknologi baterai lebih lanjut dalam kehidupan sehari-hari.
Panduan aplikasi ini memberikan gambaran umum tentang teknologi baterai lithium-ion dan menunjukkan bagaimana berbagai teknik analisis termal dapat digunakan untuk sejumlah aplikasi penelitian dan pengembangan (R&D) dan kontrol kualitas (QC).
Tersedia sejumlah aplikasi seperti berikut ini:
- Stabilitas termal bahan katode LiFePO4 dalam elektrolit
- Karakterisasi campuran elektrolit
- Analisis microporous separator dengan TGA dan TMA
- Kontrol kualitas PVDF dengan TGA dan DSC
- Konversi graphene oxide menjadi graphene (bahan anode)
Aplikasi Umum untuk Teknik Analisis Termal untuk Komponen Baterai
 |
Untuk memperoleh informasi selengkapnya tentang komponen degradasi dari satu eksperimen, metode TGA METTLER TOLEDO atau TGA/DSC dapat dikombinasikan dengan tanda hubung ke sistem analisis gas yang sesuai. Sistem terbaru tersebut kini dapat melakukan analisis perubahan gas (EGA). TGA dapat disambungkan dengan spektroskopi inframerah transformasi Fourier, spektroskopi massa, kromatografi gas-spektroskopi massa, atau kromatografi gas mikro-spektroskopi massa (spektroskopi FTIR, MS, GC/MS; GC Mikro (/MS).
Prinsip Kerja Dasar Baterai Li-ion
LIB terdiri dari elektrode positif (katode), elektrode negatif (anode), dan larutan elektrolitik. Ketika sel sedang mengisi muatan, katode (biasanya lithium kobalt oksida) akan teroksidasi, dan anode (biasanya grafit) akan berkurang. Ketika sel melepas muatan, hal yang sebaliknya pun terjadi. Ion Li+ tidak mengambil bagian dalam reaksi elektrokimia keseluruhan dan tetap dalam keadaan teroksidasi. Mereka melakukan perjalanan antara anode dan katode dengan cara difusi melalui elektrolit cair yang terdiri dari pelarut organik, garam lithium, dan berbagai zat aditif. Separator memastikan anode dan katode tetap terisolasi secara elektrik tetapi cukup porous untuk memungkinkan elektrolit dan ion Li+ melewatinya dengan mudah.
Elektrode (Anode dan Katode)
Performa dan keamanan elektrode sangat dipengaruhi oleh penuaan yang disebabkan oleh pengisian muatan/pelepasan muatan dan degradasi bahan aktif katode. Dengan menghadirkan pengukuran yang presisi untuk kapasitas panas, suhu dekomposisi, dan penentuan entalpi, teknik analisis termal adalah alat bantu mendasar dalam studi stabilitas termal.
Separator Baterai
Separator untuk baterai Li-ion memiliki pengaruh penting terhadap performa, masa pakai, keandalan, maupun keamanan baterai. Separator harus cukup tipis untuk memungkinkan ion Li+ bergerak dengan cepat antara anode dan katode, tetapi integritas struktural separator sangatlah penting karena degradasinya dapat menyebabkan korsleting internal.
Analisis termal digunakan untuk melakukan karakterisasi atas sifat termal separator, biasanya terbuat dari poliolefin (misalnya PP atau PE). Keterbatasan teknologi membran semacam itu meliputi ketahanan penetrasi, penyusutan, dan meltdown. Sifat-sifat tersebut dapat diselidiki dengan menggunakan Termogravimetri (TGA), kalorimetri pemindaian diferensial (DSC), dan analisis termomekanis (TMA).
Elektrolit
Kalorimetri pemindaian diferensial (DSC) dapat digunakan di kontrol kualitas (QC) untuk mempelajari komposisi dan kandungan karbonat dalam larutan elektrolitik, yang memiliki implikasi penting bagi stabilitas siklus, kepadatan energi, dan keamanan baterai lithium-ion. DSC juga menyediakan informasi tentang kristalisasi dan pelelehan elektrolit untuk menentukan suhu minimum untuk proses pengisian/pelepasan muatan.
