Các giải pháp trong phòng thí nghiệm và công nghiệp hỗ trợ phát triển và sản xuất pin lithium-ion, từ thử nghiệm linh kiện đến kiểm soát chất lượng pin cuối cùng.
 |
Các giải pháp phân tích sáng tạo để phân tích nhiệt có thể được sử dụng để kiểm tra các thành phần riêng lẻ của pin, như vật liệu điện cực dương / cực âm, bộ phân tách, chất điện phân, v.v. Các công cụ quan trọng để điều tra sự ổn định nhiệt, phản ứng tỏa nhiệt và entanpies của pin bao gồm nhiệt lượng quét vi sai (DSC), phân tích nhiệt trọng trường (TGA), phân tích cơ nhiệt (TMA) và phân tích cơ động học (DMA).
Rủi ro liên quan đến các tình huống thoát nhiệt, chẳng hạn như quá nóng và nổ có thể xảy ra, đặc biệt quan trọng đối với việc sử dụng pin lithium-ion (LIB) trong các ứng dụng EV. An toàn pin là một thành phần quan trọng để sử dụng thêm công nghệ pin trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta.
Hướng dẫn ứng dụng này cung cấp tổng quan về công nghệ pin lithium-ion và chứng minh cách các kỹ thuật phân tích nhiệt khác nhau có thể được sử dụng cho một loạt các ứng dụng R&D và QC.
Các ví dụ ứng dụng sau đây được cung cấp:
- Độ ổn định nhiệt của vật liệu catot LiFePO4 trong chất điện phân
- Đặc tính của hỗn hợp chất điện phân
- Phân tích các dải phân cách vi xốp bằng TGA và TMA
- Kiểm soát chất lượng PVDF bằng TGA và DSC
- Chuyển đổi graphene oxide thành graphene (vật liệu cực dương)
Các ứng dụng phổ biến cho kỹ thuật phân tích nhiệt cho các thành phần pin
 |
Để có thêm thông tin về các thành phần phân hủy từ một thí nghiệm duy nhất, METTLER TOLEDO TGA hoặc TGA/DSC có thể được gạch nối với một hệ thống phân tích khí phù hợp. Hệ thống mới hiện có thể thực hiện phân tích khí tiến hóa (EGA). TGA có thể được kết nối với quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier, Khối phổ, khối phổ ghép nối sắc ký khí hoặc Khối phổ ghép nối vi sắc ký khí (tương ứng là quang phổ FTIR, MS, GC / MS; Micro GC (/ MS).
Nguyên lý hoạt động cơ bản của pin Li-ion
LIB bao gồm một điện cực dương (cực âm), điện cực âm (cực dương) và dung dịch điện phân. Khi tế bào đang sạc, cực âm (thường là oxit coban liti) bị oxy hóa và cực dương (thường là than chì) bị giảm. Khi tế bào phóng điện, điều ngược lại xảy ra. Các ion Li + không tham gia vào phản ứng điện hóa tổng thể và vẫn ở trạng thái oxy hóa. Chúng di chuyển giữa cực dương và cực âm bằng cách khuếch tán qua chất điện phân lỏng bao gồm dung môi hữu cơ, muối liti và các chất phụ gia khác nhau. Bộ phân tách đảm bảo cực dương và cực âm được cách ly bằng điện nhưng đủ xốp để cho phép chất điện phân và ion Li + dễ dàng đi qua nó.
Điện cực (Cực dương và cực âm)
Hiệu suất và độ an toàn của các điện cực bị ảnh hưởng phần lớn bởi sự lão hóa do sạc / phóng điện và sự xuống cấp của vật liệu hoạt động catốt. Cung cấp các phép đo chính xác về nhiệt dung, nhiệt độ phân hủy và xác định entanpy, kỹ thuật phân tích nhiệt là những hỗ trợ cơ bản trong các nghiên cứu ổn định nhiệt.
Bộ tách pin
Bộ phân tách cho pin Li-ion có tác động quan trọng đến hiệu suất và tuổi thọ của pin, cũng như độ tin cậy và an toàn. Chúng phải mỏng để cho phép các ion Li + di chuyển nhanh giữa cực dương và cực âm, nhưng tính toàn vẹn cấu trúc của thiết bị phân tách rất quan trọng vì sự xuống cấp của nó có thể dẫn đến đoản mạch bên trong.
Phân tích nhiệt được sử dụng để mô tả các tính chất nhiệt của thiết bị phân tách, thường được làm từ polyolefin (ví dụ PP hoặc PE). Hạn chế công nghệ của các màng như vậy bao gồm khả năng chống thâm nhập, co ngót và tan chảy. Các tính chất này có thể được nghiên cứu bằng phương pháp đo nhiệt lượng (TGA), đo nhiệt lượng quét vi sai (DSC) và phân tích cơ nhiệt (TMA).
Chất điện giải
Nhiệt lượng quét vi sai (DSC) có thể được sử dụng trong QC để nghiên cứu thành phần và hàm lượng cacbonat trong dung dịch điện phân, có ý nghĩa quan trọng đối với độ ổn định chu kỳ, mật độ năng lượng và độ an toàn của pin lithium-ion. DSC cũng cung cấp thông tin về sự nóng chảy và kết tinh chất điện phân để xác định nhiệt độ tối thiểu cho quá trình sạc / xả.
