08.05.2023 by Aileen Sammler
Význam plastů pro funkci ukládání energie v bateriích
Plasty se již desítky let hojně využívají v automobilovém průmyslu a stále častěji se používají také v bateriích: S jejich rostoucím využitím v oblasti ukládání energie jsou nyní klíčovým prvkem pro rozvoj e-mobility.
Úloha plastů při skladování energie
Materiály a konstrukční principy použité v bateriích určují především jejich funkci skladování energie. Významnou roli přitom hrají plasty, i když je nelze použít přímo jako elektrické vodiče. Používají se v konstrukci baterií jako izolátory, separační materiály, pouzdra a membrány elektrolytu, což přispívá ke zvýšení chemické stability a životnosti baterií a zajišťuje jejich bezpečný a efektivní provoz.
Příkladem jsou lithium-iontové baterie, které se používají v mnoha aplikacích, jako jsou chytré telefony, notebooky, elektrická vozidla a systémy pro ukládání energie. Katody a anody lithium-iontových baterií jsou často potaženy plastem, aby byla zajištěna izolace a dlouhodobá ochrana proti nežádoucím chemickým reakcím a korozi. V oblasti mobility jsou požadavky zaměřeny také na tepelnou stabilitu.
V bateriích se používají různé plasty, z nichž každý plní jiné funkce ukládání. V následujícím textu uvádíme přehled nejdůležitějších plastů a jejich funkcí:
Přístroje pro termickou analýzu a reometry od NETZSCH pomáhají určit ideální vlastnosti plastů pro použití v bateriích
Zde je několik příkladů:
Termická analýza se používá k charakterizaci tepelných vlastností plastů, jako je teplota tání, teplota skelného přechodu, KrystalizaceKrystalizace je fyzikální proces tuhnutí při vzniku a růstu krystalů. Při tomto procesu se uvolňuje krystalizační teplo.krystalizace a Tepelná vodivostTepelná vodivost (λ s jednotkou W/(m-K)) popisuje přenos energie - ve formě tepla - hmotným tělesem v důsledku teplotního gradientu (viz obr. 1). Podle druhého termodynamického zákona teplo vždy proudí ve směru nižší teploty.tepelná vodivost. Například teplota tání, kterou lze měřit pomocí diferenční skenovací kalorimetrie (DSC), hraje důležitou roli při vývoji separátorů baterií. Pokud se separátor při vysokých teplotách roztaví a dojde ke zkratu elektrod, může to vést k tepelné reakci a zvýšení provozní teploty baterie. Zvýšení provozní teploty může ovlivnit výkonnost a životnost baterie tím, že urychlí chemické reakce v baterii a urychlí Rozkladná reakceRozkladná reakce je tepelně indukovaná reakce chemické sloučeniny za vzniku pevných a/nebo plynných produktů. rozklad elektrolytu.
Termogravimetrická analýza (TGA) se používá k testování stability plastů při zvýšených teplotách v jejich provozním rozsahu.
Dynamickou mechanickou analýzu (DMA) lze použít k předpovědi dlouhodobé výkonnosti při pokojové teplotě nebo zvýšených teplotách.
Reologické studie pomáhají určit ideální vlastnosti plastů pro použití v bateriích. Analýzou tokového chování materiálů lze charakterizovat viskozitu, elasticitu a plasticitu plastů. Viskozita je například zásadní při vývoji povlaků pro elektrody, protože ovlivňuje, jak rovnoměrně se povlak nanáší a jak dobře přilne.
Aplikace baterií podle NETZSCH Analyzing & Testing
Díky rozsáhlému portfoliu produktů pro termickou analýzu a reometrů od společnosti NETZSCH Analyzing and Testing vás podpoříme při určování a výběru ideálních materiálů pro použití ve vaší baterii. Naši odborníci mají desítky let zkušeností a budou s vámi spolupracovat při hledání správného řešení pro vaši individuální aplikaci.
