Şarj edilebilir lityum iyon pillere olan talep hızla artıyor ve sonuç olarak üreticiler, üretim kalitesi ve pillerin daha da geliştirilmesi için zorlu gereksinimleri karşılamak zorunda kalıyor.
METTLER TOLEDO'nun laboratuvar için kapsamlı analitik karakterizasyon çözümleri portföyü ve üretim için otomatik hassas terazileri, lityum iyon pil üretiminde kalite güvence (QA) geliştirme ve kalite kontrol (QC) prosedürlerini destekler.
Yenilikçi laboratuvar ve endüstriyel çözümlerimiz, hammadde ve pil bileşenlerinin test edilmesinden üretim ve nihai kalite kontrolüne kadar lityum iyon pil değer zincirindeki çeşitli adımları desteklemektedir.
Taşınabilir elektronik cihazlar için sürekli artan pazar, elektrikli araç devriminin artan hızıyla birlikte, şarj edilebilir piller için eşit derecede büyük bir taleple sonuçlandı. Lityum-iyon piller (LIB'ler) bu teknolojide son teknolojidir. Bu pil türü, hafif ancak güçlü olduğu için yüksek enerji yoğunluğu, her döngüde fazla enerji kaybetmeden şarj edilebildiği ve yeniden şarj edilebildiği için iyi döngü dayanıklılığı ve düşük kendi kendine deşarj oranı sergiler.
Lityum iyon pil diyagramı, bir lityum iyon pilin çalışma prensibini göstermektedir. LIB'ler, anot ve katot malzemesi arasındaki elektrokimyasal reaksiyonla açığa çıkan enerjiyi depolar. Hem katot hem de anot pozitif yüklü lityum iyonları içerir
.
Deşarj sırasında, anottaki oksidasyon reaksiyonu elektronları ve lityum katyonlarını serbest bırakır. Elektronlar harici bir tel üzerinden katoda akar. Elektrik devresini kapatmak için, lityum katyonları sıvı elektrolit ve ayırıcıdan katoda akar ve burada bir indirgeme reaksiyonunda yeniden birleşirler.
Şarj sırasında elektrotlardaki reaksiyonlar tersine döner ve lityum iyonları ters yönde akar. Lityum iyonları genel elektrokimyasal reaksiyona katılmaz ve oksidasyon durumlarında kalır.
Ticari lityum iyon pillerde yaygın olarak kullanılan elektrolitik çözeltiler organik çözücüler (çoğunlukla döngüsel ve doğrusal karbonatlar), lityum tuzları ve çeşitli katkı maddelerinden oluşur. Elektrolitler ve diğer Li-ion batarya malzemeleri su içermemelidir çünkü eser miktarlar bile elektrolitle reaksiyona girerek batarya performansını ve güvenliğini tehlikeye atan hidroflorik asit gibi agresif yan ürünler üretir. Su bu kadar kötü bir etkiye sahip olduğundan, elektrolitin su içeriğinin rutin bir mesele olarak test edilmesi gerekir.
Kulometrik Karl Fischer titrasyonu, elektrolitin su içeriğini hassas ve doğru bir şekilde belirlemek için tercih edilen yöntemdir. Elektrolitte sadece su değil, aynı zamanda zararlı bozunma ürünü olan hidroflorik asit (HF) de belirlenebilir. Asit-baz titrasyonunun akü elektrolitinin HF içeriğini test etmek için doğru ve güvenilir bir yöntem olduğu kanıtlanmıştır.
Bir sıvının yoğunluğu moleküler bileşimine bağlıdır. METTLER TOLEDO ile hızlı bir yoğunluk kontrolü Yoğunluk Ölçer, elektrolitin su veya diğer yabancı maddelerle kontaminasyonunu ortaya çıkarmaya yardımcı olabilir.
Diferansiyel Tarama Kalorimetrisi (DSC), lityum iyon pillerin çevrim kararlılığı, enerji yoğunluğu ve güvenliği üzerinde önemli etkileri olan elektrolitik çözeltilerdeki karbonatların bileşimini ve içeriğini incelemek için kalite kontrolde kullanılır. DSC ayrıca şarj/deşarj işlemleri için minimum sıcaklıkları belirlemek üzere elektrolit erimesi ve kristalleşmesi hakkında bilgi sağlar.
İlgili belgeler
Bilgilendirici Doküman:
Kılavuzlar:
Elektrotların performansı ve güvenliği büyük ölçüde şarj/deşarj kaynaklı yaşlanma ve katot aktif malzemesinin bozunmasından etkilenir
.
Isı kapasitesi, bozunma sıcaklıkları ve entalpi belirleme için hassas ölçümler sağlayan termal analiz teknikleri, lityum iyon pil karakterizasyonu için termal kararlılık çalışmalarında temel yardımcılardır. Tek bir deneyden bozunma bileşenleri hakkında daha fazla bilgi edinmek için bir METTLER TOLEDO TGA veya TGA/DSC, örneğin Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi, kütle spektroskopisi, gaz kromatografisi-kütle spektroskopisi veya mikro gaz kromatografisi-kütle spektroskopisi gerçekleştirmek için uygun bir gaz analiz sistemine tirelenebilir.
Elektrolit için yapılana benzer şekilde, katot ve anot testleri de aküdeki bileşenleri kullanmadan önce su içeriğinin analizini içerir. METTLER TOLEDO'nun InMotion KF Oven Autosampler katı maddeyi yüksek sıcaklıklara kadar ısıtır, suyunu çıkarır ve bir Kulometrik Karl Fischer Ttitratörü, tespit edildiği yer.
Ayrıca titrasyon, katot malzemesinin metal içeriğini (örn. kobalt, manajenez, demir, nikel) belirlemek ve malzemeyi klorürler, hidroksitler ve karbonatlar gibi safsızlıklar açısından test etmek için kullanılabilir.
İlgili belgeler
Bilgilendirici Doküman:
Kılavuzlar:
Uygulama notları:
Li-ion piller için seperatörler pil performansı, ömrü, güvenilirliği ve güvenliği üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Örneğin, separatör malzemesinin bozulması sıklıkla hücre arızasına yol açan dahili bir kısa devrenin temel nedenidir. Bu nedenle, separatör testi ve analizi için güvenilir yöntemler çok önemlidir.
Termal analiz, tipik olarak PP veya PE gibi poliolefinlerden yapılan separatörlerin termal özelliklerini karakterize etmek için kullanılır. Bu tür membranların teknolojik sınırlamaları arasında penetrasyon direnci, büzülme ve erime yer alır. Bu özellikler Termogravimetri (TGA), Diferansiyel Tarama Kalorimetrisi (DSC) ve Termomekanik Analiz (TMA).
İlgili belgeler
Kılavuzlar:
Bir lityum iyon pil, başlangıç malzemelerinden yüksek kaliteli bir ürüne kadar, talep edilen kalite ve performansın temelini oluşturan 25'e kadar üretim adımından geçmek zorundadır. Nem içeriği belirleme dahil tartım, tüm üretim zinciri boyunca tutarlılık ve izlenebilirlik sağlamanın anahtarıdır.
Pahalı hammaddeler, toplam hücre üretim maliyetlerinin %60'ına kadarını temsil etmektedir. Tartım, tartım işlemlerinde tutarlılık için yüksek proses toleranslarını karşılamanın en doğru yöntemidir. href="/content/tr/tr/home/applications/industrial_weighing/formulation_ind_weighing.html" target="_blank">formülasyon ve pahalı israfın önlenmesi.
Elektrotlar istiflendikten sonra, tartım elektrolit dolumu için bir çözümdür. Elektrolit akışını kontrol etmek mümkün olsa bile, yüksek hassasiyetli tartım cihazlarının doğruluğu %100 kalite kontrolü sağlayabilir.
Kazayla modülün içine düşebilecek eksik veya gizli parçalar yangına neden olabilir ve modülü tahrip edebilir. Bu durum bir tamlık kontrolü için yüksek çözünürlüklü ölçek, parlak yüzeylerle bağlantılı algılama sorunlarını bile ortadan kaldırır.
Elektrot çamurlarındaki katı madde içeriği kaplama kalitesini ve dolayısıyla elektrot performansını etkilediğinden, elektrot üretimi sırasında katı madde ve nem içeriğinin sıkı bir şekilde kontrol edilmesi kritik önem taşır. Bu, bir halojen nem tayin cihazı.
İlgili belgeler
Kılavuzlar:
Web Seminerleri:
Kontrol listeleri:
Pil performansı büyük ölçüde Katot Aktif Malzemesinin (CAM) saflığına ve öncül malzeme olan PCAM'ın parçacık boyutuna bağlıdır.
Çökeltme/kristalizasyon sırasında, PCAM partikül morfolojisini ve dağılımını etkilemek için proses pH'ının sürekli kontrolü son derece önemlidir. Proses değişkenliği morfoloji profilini önemli ölçüde değiştirebilir ve bu nedenle istenmeyen bir durumdur. Proses tutarlılığını sürdürmek için doğru inline pH ölçümü ön koşuldur.
Çökelen PCAM (metalhidroksitler) proses sensörleri üzerinde ölçeklenebilir ve ölçüm sapmasına neden olabilir.
METTLER TOLEDO'nun InPro 4260i akıllı proses pH sensörü, yüksek konsantrasyonlarda askıda katı madde içeren PCAM üretim prosesleri için özel olarak tasarlanmıştır. EasyClean 200 otomatik temizleme sistemi ile birlikte METTLER TOLEDO, güvenilir PCAM proses pH kontrolü için nihai ölçüm çözümünü sunar.
Reaktör, PCAM'ın oksidasyonunu önlemek için düşük bir oksijen seviyesi gerektirir. InPro 6850i, METTLER TOLEDO'nun reaktör tepe boşluğundaki oksijen seviyelerini doğru şekilde ölçen ve inert gazın hızlı şekilde kontrol edilmesini sağlayan az yer kaplayan in-situ Oksijen sensörüdür.
İlgili belgeler
Web Seminerleri:
Kılavuz: Lityum İyon Pil Yaşam Döngüsü
Pil değer zinciri boyunca performans ve güvenlik sağlayın: Pil performansını ve güvenliğini sağlamak için süreçleri optimize edin ve yüksek hassasiyetten yararlanın.
Enstrümanlar
SSS
Lityum İyon Pil Testi Nedir ve Nasıl Çalışır?
- Lityum iyon pillerin avantajı nedir?
- Lityum iyon pilin ömrü ne kadardır?
- Lityum iyon pil için güvenli çalışma sıcaklığı nedir?
- Lityum iyon pilin içindeki suyun etkisi nedir?
- Hangi akü bileşenlerinin su açısından test edilmesi gerekir?
- Elektrolit aküye doldurulmadan önce hem su hem de hidroflorik asit açısından test edilmeli midir?
- Elektrolitte su olup olmadığını test etmek için tercih edilen yöntem nedir?
- Katı katot, anot ve separatörün su açısından test edilmesi için hangi yöntem önerilir?
- Elektrolit yoğunluğu kontrol edilmeli mi?
- Termal analiz lityum iyon pillerin güvenlik incelemesine nasıl katkıda bulunabilir?
- Grafen anot malzemesinin sentezi eş zamanlı termal analiz ile nasıl araştırılabilir?
- Ayırıcıların kapatılması neden önemlidir ve nasıl araştırılabilir?
- Agresif malzeme bir bulamaç partisini formüle etmek için kullanılan ölçüm cihazına zarar verebilir mi?
- Makine ve üretim sistemimdeki endüstriyel bir teraziyi nasıl kalibre edebilirim?
- Ağırlık bazlı elektrolit dolumunun faydası nedir?
- Elektrolit doldurma işlemini ne kadar doğru ölçebilirsiniz?
- Pil modüllerindeki gizli parçaları endüstriyel ölçekte tespit edebilir miyim?
- PCAM üretimi sırasında doğru proses pH kontrolü neden önemlidir?
- Kristalizatörlerde PCAM bozulmasını nasıl önleyebilirim?
- PCAM kalsinasyonu sırasında oksijen konsantrasyonunun gerekli seviyede olduğundan nasıl emin olabilirim?
1. Lityum iyon pillerin avantajı nedir?
Lityum iyon piller yüzlerce kez şarj edilebilir ve daha kararlıdır. Diğer şarj edilebilir pillere göre daha yüksek enerji yoğunluğuna, voltaj kapasitesine ve daha düşük kendi kendine deşarj oranına sahip olma eğilimindedirler.
2. Lityum iyon pilin ömrü ne kadardır?
Bir lityum iyon pilin tipik ömrü, hangisi önce gerçekleşirse, yaklaşık iki ila üç yıl veya 300 ila 500 şarj döngüsüdür.
3. Bir lityum iyon pil için güvenli çalışma sıcaklığı nedir?
Lityum iyon piller 0 °C ila 45 °C arasında şarj edildiğinde en iyi performansı gösterir. Optimum deşarj sıcaklığı -20 °C ile 60 °C arasındadır.
4. Bir lityum iyon pilin içindeki suyun etkisi nedir?
Bir lityum iyon pilin içindeki su, elektrolit ile reaksiyona girerek hidroflorik asit (HF) gibi zararlı ürünlere neden olur. Bu kimyasallar elektrotların bozulmasına yol açar, genel işlevi bozar ve sonuçta kapasiteyi düşürür. Dahası, su termal kaçak senaryosuna yol açarak bataryanın patlamasına neden olabilir.
5. Hangi batarya bileşenlerinin su açısından test edilmesi gerekir?
Tüm akü bileşenlerinin aküye yerleştirilmeden önce su açısından test edilmesi gerekir. Sıvı elektrolit aracılığıyla birbiriyle temas halinde olan tüm bileşenler.
6. Elektrolit aküye doldurulmadan önce hem su hem de hidroflorik asit açısından test edilmeli midir?
Hidroflorik asit (HF) akünün performansı üzerinde kötü bir etkiye sahip olmasıyla bilinir. Elektrolitin su ile reaksiyonu sonucu oluşur. Bu reaksiyon bir akünün içinde meydana gelebileceği gibi elektrolitin üretimi sırasında da meydana gelebilir. Bu nedenle, elektrolitin yalnızca su açısından değil, aynı zamanda akü muhafazasına doldurulmadan önce HF açısından da test edilmesi önemlidir.
7. Elektrolitte su olup olmadığını test etmek için tercih edilen yöntem nedir?
Kulometrik Karl Fischer (KF) titrasyonu, elektrolitler gibi numunelerdeki düşük su içeriğini belirlemek için tercih edilen yöntemdir. Analiz hızlı ve güvenilirdir ve numune hazırlamaya gerek yoktur. Elektrolit numunesi titrasyon kabına enjekte edilir ve sonuç -2 dakika sonra elde edilir.
8. Katı katot, anot ve separatörün su açısından test edilmesi için hangi yöntem önerilir?
Katı numuneler doğrudan bir Karl Fischer titrasyon kabına enjekte edilemez. Bu nedenle, önce suyu çıkarmak için bir gaz fazı ekstraksiyon fırınına ihtiyaç vardır. InMotion KF fırını katı numuneyi otomatik olarak yüksek sıcaklıklara ısıtır ve bir kuru nitrojen akışı buharlaşan suyu tespit edildiği kulometrik titrasyon hücresine taşır. Analiz tamamen otomatiktir. Elektrot şişelere doldurulur ve metot OneClick™ ile başlatılır.
9. Elektrolitin yoğunluğu kontrol edilmeli mi?
Bir sıvının yoğunluğu bileşimine bağlıdır. Su ve diğer yabancı maddeler elektrolitin yoğunluğunu değiştirir. Elektrolitin hızlı bir yoğunluk kontrolü, kontaminasyonları ve kötü kaliteyi ortaya çıkarabilir.
10. Termal analiz lityum iyon pil güvenlik testlerine nasıl katkıda bulunabilir?
Termogravimetrik analiz (TGA) ve diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC), farklı batarya bileşenlerinin termal kararlılığını ve ayrışma profilini belirlemek için değerli araçlardır. Bataryanın termal kaçağı da hem normal hem de aşırı durumlarda araştırılabilir.
11. Grafen anot malzemesinin sentezi eşzamanlı termal analiz ile nasıl araştırılabilir?
Grafen elde etmek için basit ve ucuz bir yol, grafitten kolayca elde edilebilen grafen oksidi indirgemektir. Grafen oksidin kademeli olarak indirgenmesi TGA/DSC ile kolayca takip edilebilir.
12. Seperatörün kapatılması neden önemlidir ve nasıl araştırılabilir?
Güvenlik açısından, separatörün erime başlamadan önce kapanması (yani gözeneklerin kapanması) önemlidir. Bu, separatör membranının büzülme ve erime davranışını karakterize eden termomekanik analiz (TMA) ile doğrulanabilir.
13. Agresif malzeme bir bulamaç partisini formüle etmek için kullanılan ölçüm cihazına zarar verebilir mi?
Tartım modülleri ve yük hücreleri tipik olarak bir tankın veya karıştırıcının dışına monte edilir, böylece ölçüm cihazının sıcak, soğuk, agresif veya patlayıcı malzemelerle doğrudan teması olmaz. Ayrıca, bu sensörler şekil, yüzey, Di-Elektrik, Reynolds Sayısı, viskozite veya diğer malzeme özelliklerinden bağımsız olarak doğrudur.
14. Makine ve üretim sistemimdeki bir endüstriyel teraziyi nasıl kalibre edebilirim?
Makinelere ve üretim sistemlerine entegre edilen yük hücreleri ve tartım modülleri, güvenli ve doğru şekilde çalışması gereken çok önemli bileşenlerdir. METTLER TOLEDO, tutarlı sonuçlar ve güvenilir işlemler sağlamaya yardımcı olmak için her kapasiteye uygun kalibrasyon hizmetleri sunar. Bu hizmetler Test Ağırlığı Kalibrasyonu, Test Ağırlığı ve Malzeme Değiştirme Kalibrasyonu, RapidCal™ Hidrolik Kalibrasyonu ve POWERCELL® ile CalFreePlus Ağırlıksız Kalibrasyonu içerir.
15. Ağırlık bazlı elektrolit dolumunun faydası nedir?
Elektrolitin doğrudan tartım cihazının üzerine doldurulması, sensör ve dolum cihazı arasında kapalı bir döngü sağlar. Bu, tüm üretim sırasında dolum cihazını sürekli olarak ayarlayabileceğiniz, belirsizlik faktörlerini ortadan kaldırabileceğiniz ve tutarlı bir pil hücresi kalitesini garanti edebileceğiniz anlamına gelir.
16. Elektrolit doldurma işlemini ne kadar doğru ölçebilirsiniz?
Elektrolit dolumu için tartım teknolojisi seçerken okunabilirlik, tekrarlanabilirlik ve hassasiyet gibi önemli parametreler en çok dikkat etmeniz gereken hususlar olmalıdır. En önemlisi, çözünürlüğü tek seçim kriteriniz olarak kullanmaktan kaçının; çünkü bu tek başına kararlı sonuçları veya yüksek kaliteyi garanti etmez.
17. Batarya modüllerindeki gizli parçaları endüstriyel ölçekte tespit edebilir miyim?
Akü modülü montajının sonunda dara ve çapraz ağırlık kontrolü yapmak mümkündür. Bu prosedürle, tüm ürünlerin gemide olup olmadığını ve montaj sırasında modülün içine hiçbir şeyin düşmediğini kontrol edebilirsiniz. Ayrıca, tartım parlak alüminyum yüzeylerden etkilenmez.
18. PCAM üretimi sırasında doğru proses pH kontrolü neden önemlidir?
Proses pH'ı partikül boyutunu ve morfolojisini doğrudan etkiler ve bu nedenle batarya performansından sorumludur; şarj/deşarj.
19. Kristalizatörlerde PCAM bozulmasını nasıl önleyebilirim?
PCAM sentezi sırasında reaktörlerde oksijen bulunması, istenmeyen NCM oksitlerin oluşumuna kolayca yol açabilir; Bu nedenle, reaktör üst boşluğunda inert bir atmosferin korunması önemlidir. Sürekli, yerinde oksijen ölçümü, hava girişinin veya yetersiz nitrojen örtüsünün anında bildirilmesini sağlar.
20. PCAM kalsinasyonu sırasında oksijen konsantrasyonunun gerekli seviyede olduğundan nasıl emin olabilirim?
Bir PCAM kalsinatörünün havalandırma hattındaki O2'yi ölçmek, yüksek sıcaklıklar, nem ve toz nedeniyle zordur. GPro 500 in situ (veya ekstraktif konfigürasyonda) oksijen analizörü bu tür koşulları tolere eder ve hızlı proses kontrolü sağlamak için doğru ölçümler sağlar.