08.05.2023 by Aileen Sammler
Plastens betydning for batteriers energilagringsfunktion
Plast har været meget brugt i bilindustrien i årtier og bliver i stigende grad også brugt i batterier: De er blevet brugt som hus, kabler og stik lige fra begyndelsen, men med deres øgede anvendelse i energilagring er de nu et afgørende element i den stigende e-mobilitet.
Plastens rolle i energilagring
De materialer og konstruktionsprincipper, der bruges i batterier, bestemmer primært deres energilagringsfunktion. Her spiller plast en vigtig rolle, selv om det ikke kan bruges direkte som elektrisk leder. De bruges i batterikonstruktioner som isolatorer, adskillelsesmaterialer, huse og elektrolytmembraner, hvilket bidrager til øget kemisk stabilitet og batterilevetid samt til at sikre en sikker og effektiv ydelse.
Et eksempel er litium-ion-batterier, som bruges i mange applikationer som smartphones, bærbare computere, elektriske køretøjer og energilagringssystemer. Katoder og anoder i litium-ion-batterier er ofte belagt med plast for at sikre isolering og langvarig beskyttelse mod uønskede kemiske reaktioner og korrosion. I mobilitetssektoren er kravene også fokuseret på Termisk stabilitetEt materiale er termisk stabilt, hvis det ikke nedbrydes under påvirkning af temperaturen. En måde at bestemme et stofs termiske stabilitet på er at bruge en TGA (termogravimetrisk analysator). termisk stabilitet.
Der anvendes forskellige plastmaterialer i batterier, som hver især opfylder forskellige lagringsfunktioner. I det følgende giver vi et overblik over de vigtigste plasttyper og deres funktioner:
Termiske analyseenheder og reometre fra NETZSCH hjælper med at bestemme de ideelle egenskaber for plast til brug i batterier
Her er nogle eksempler:
Termisk analyse bruges til at karakterisere plastens termiske egenskaber, f.eks. Smeltetemperaturer og entalpierEt stofs fusionsenthalpi, også kendt som latent varme, er et mål for den energitilførsel, typisk varme, der er nødvendig for at omdanne et stof fra fast til flydende tilstand. Et stofs smeltepunkt er den temperatur, hvor det skifter tilstand fra fast (krystallinsk) til flydende (isotropisk smelte).smeltetemperatur, glasovergangstemperatur, KrystalliseringKrystallisering er den fysiske hærdningsproces under dannelse og vækst af krystaller. Under denne proces frigives krystallisationsvarme.krystallisering og Termisk ledningsevneVarmeledningsevne (λ med enheden W/(m-K)) beskriver transporten af energi - i form af varme - gennem et masselegeme som følge af en temperaturgradient (se fig. 1). Ifølge termodynamikkens anden lov strømmer varmen altid i retning af den laveste temperatur.varmeledningsevne. For eksempel spiller smeltetemperaturen, som kan måles ved hjælp af differential scanning calorimetry (DSC), en vigtig rolle i udviklingen af batteriseparatorer. Hvis separatoren smelter ved høje temperaturer, og elektroderne kortslutter, kan det føre til en termisk reaktion og en stigning i batteriets driftstemperatur. En stigning i driftstemperaturen kan påvirke batteriets ydeevne og levetid ved at fremskynde kemiske reaktioner i batteriet og fremskynde nedbrydningen af elektrolytten.
Termogravimetrisk analyse (TGA) bruges til at teste plastens stabilitet ved øgede temperaturer i deres driftsområde.
Dynamisk mekanisk analyse (DMA) kan bruges til at forudsige den langsigtede ydeevne ved stuetemperatur eller højere temperaturer.
Reologiske undersøgelser hjælper med at bestemme de ideelle egenskaber for plast til brug i batterier. Ved at analysere materialernes flowadfærd kan man karakterisere plastens viskositet, elasticitet og plasticitet. For eksempel er viskositet afgørende for udviklingen af belægninger til elektroder, da det påvirker, hvor jævnt belægningen påføres, og hvor godt den klæber.
Batteriapplikationer via NETZSCH Analyzing & Testing
Med en omfattende produktportefølje af termiske analyseinstrumenter og rheometre fra NETZSCH Analyzing and Testing hjælper vi dig med at bestemme og vælge de perfekte materialer til brug i dit batteri. Vores eksperter har årtiers erfaring og vil arbejde sammen med dig for at finde den rigtige løsning til din individuelle applikation.
