Identifikation af batteriseparatormaterialer ved hjælp af TGA-FT-IR

Hvordan NETZSCH og Bruker muliggør pålidelig materialeidentifikation i litium-ion-batterier

Kombinationen af termogravimetri (TGA)med Fourier-transformeret infrarød spektroskopi (FT-IR) er blevet en uundværlig analyseteknik i moderne materialekarakterisering. Især i den polymerproducerende, kemiske, batteri- og farmaceutiske industri bruges TGA-FT-IR i vid udstrækning til at undersøge den termiske stabilitet, nedbrydningsadfærden og den kemiske karakter af gasser, der frigives under kontrolleret opvarmning.

Selvom TGA nøjagtigt registrerer masseændringer som en funktion af temperatur eller tid, kan det ikke direkte Identify de kemiske arter, der frigives under termisk behandling. Ved at koble TGA med FT-IR overvindes denne begrænsning. Denne tilgang, kendt som Evolved Gas Analysis (EGA), gør det muligt at identificere flygtige og gasformige nedbrydningsprodukter og giver en dybere forståelse af termiske processer.

Som følge heraf anvendes TGA-FT-IR på en lang række materialer, herunder batterikomponenter, polymerer, elastomerer, farmaceutiske stoffer, organiske og uorganiske stoffer. Den leverer supplerende information, som ikke kan opnås med termoanalytiske metoder alene.

I den første artikel i vores månedlige blogserie i samarbejde med Bruker Optics illustreres disse muligheder ved hjælp af et eksempel fra forskning i litium-ion-batterier.

Hvorfor separatoridentifikation er vigtig i batteriudvikling

Litium-ion-batterier er afhængige af omhyggeligt designede separatormaterialer for at sikre sikkerhed, ydeevne og langsigtet stabilitet. Disse tynde polymermembraner isolerer elektroderne elektrisk, samtidig med at de tillader Ionic transport. Selv small afvigelser i separatorsammensætningen kan påvirke 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, befugtningsevne eller sikkerhedsadfærd i tilfælde af misbrug.

For udviklere, producenter og kvalitetskontrollaboratorier er pålidelig identifikation af separatormaterialer derfor afgørende - især når man sammenligner leverandører, undersøger fejl eller validerer indgående materialer.

Det er her, at termogravimetrisk analyse kombineret med FT-IR-spektroskopi (TGA-FT-IR) giver afgørende fordele.

Applikationseksempel: Identifyog separatormaterialer i litium-ion-batterier

I en nylig undersøgelse demonstrerede NETZSCH Analyzing & Testing, hvordan TGA-FT-IR kan bruges til Identify ukendte separatormaterialer fra litium-ion-batterier.

Ved hjælp af en NETZSCH TG Libra^® termobalance kombineret med et Bruker INVENIO FT-IR-spektrometer blev separatorprøven opvarmet under kontrollerede forhold. De resulterende massetabstrin blev korreleret med IR-spektrene for de udviklede gasser.

Denne kombination gav et supplerende sæt måledata med minimal indsats:
ATR-IR-analyse af de faste prøver gav en første indikation af separatorfoliens identitet. Desuden gav resultaterne fra TG-FT-IR og ^c-DTA®., herunder 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).smeltepunkt, 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 og identifikation af de udviklede gasser, supplerende oplysninger, der muliggjorde en klar og pålidelig identifikation af separatoren.

Læs mere i den fulde applikationsnote

Denne blog fremhæver de vigtigste begreber og fordele ved separatoridentifikation ved hjælp af TGA-FT-IR.
Detaljerede forsøgsbetingelser, målekurver og datafortolkning er tilgængelige i den fulde applikationsnote:

Fra batteriforskning til kvalitetskontrol

TGA-FT-IR er ikke begrænset til identifikation af separatorer. Metoden understøtter:

• Fejlanalyse i forbindelse med batteriudvikling
• Inspektion af indgående materiale
• Sammenligning af leverandører eller produktionsbatches
• Forskning i 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 og sikkerhedsrelevant nedbrydningsadfærd

Ved at kombinere masseændring med kemisk identifikation får laboratorier en dybere og mere pålidelig forståelse af deres materialer.

Et langvarigt partnerskab: NETZSCH og Bruker

Succesen med TGA-FT-IR-applikationer bygger på mere end bare instrumenter. Den er afhængig af integration og erfaring.

NETZSCH Analyzing & Testing og Bruker Optics har samarbejdet siden 1993 og har dannet et af de længstvarende partnerskaber inden for koblet termisk analyse. Det, der begyndte med en indledende installation, har udviklet sig til en moden, tæt integreret løsning til udviklet gasanalyse på tværs af polymerer, lægemidler, kemikalier og energimaterialer.

Dette samarbejde sikrer:

• Optimerede grænseflader til gasoverførsel
• Pålidelig synkronisering af termiske og spektroskopiske data
• Applikationsklare løsninger understøttet af årtiers fælles ekspertise

Denne artikel er del 1 af vores månedlige blogserie "Beyond Peaks and Curves: Application Insights by NETZSCH and Bruker" om TGA-FT-IR. I det næste indlæg vil vi fokusere på at opdage blødgørere i sportsartikler og legetøj.

Få mere at vide om vores produkter

• 

  TG 309 Libra^®Classic
• 

  TG 309 Libra^®Select
• 

  TG 309 Libra^®Supreme
• 

  FT-IR Kobling af overførselslinje

Del denne artikel: