11.03.2025 von Aileen Sammler
Die Rolle von Teermaterialien in der Anodenherstellung mit Analysegeräten von NETZSCH verstehen
Bei der Herstellung von hochwertigen Graphitanodenmaterialien für Batterien spielt Teer eine zentrale Rolle. Während der Pyrolyse bei hohen Temperaturen verkohlt der Teer und trägt zur Bildung der Anodenpartikel bei. Der Erweichungspunkt des Teers bestimmt das Temperaturfenster, in dem das Material ausreichend verflüssigt werden kann, um eine homogene Verteilung im Verbundmaterial zu erzielen.
Über die Wichtigkeit von Teer in der Graphitanodenproduktion
Bei der Herstellung von hochwertigen Graphitanodenmaterialien für Batterien spielt Teer eine zentrale Rolle. Während der Pyrolyse bei hohen Temperaturen verkohlt der Teer und trägt zur Bildung der Anodenpartikel bei. Der Erweichungspunkt des Teers bestimmt das Temperaturfenster, in dem das Material ausreichend verflüssigt werden kann, um eine homogene Verteilung im Verbundmaterial zu erzielen. Ein höherer Erweichungspunkt führt zu einer gleichmäßigeren Beschichtung, die für die Anodenleistung entscheidend ist. Nach der thermischen Behandlung bleibt der kohlenstoffhaltige Rückstand formstabil und weist eine hohe thermische und chemische Beständigkeit auf, die für Hochtemperaturanwendungen essenziell ist.
Um die Eignung verschiedener Teertypen für die Anodenproduktion zu beurteilen, können thermische Analysegeräte wie die Thermowaage (TG) und das Dynamische Differenzkalorimeter (DSC) von NETZSCH eingesetzt werden.
Experimenteller Ansatz: Thermische Analyse von Teermaterialien
Vier verschiedene Teersorten wurden mit der NETZSCH TG 309 Libra® für thermogravimetrische Messungen und dem NETZSCH DSC 300 Caliris® Kalorimeter zur Bestimmung von Phasenübergängen und Erweichungspunkten untersucht. Die TG-Experimente wurden unter inerten Bedingungen bis 900 °C und anschließend in einer oxidierenden Atmosphäre bis 1100 °C durchgeführt. DSC-Messungen dienten zur Analyse der Glasübergangstemperaturen und weiterer kalorischer Effekte.
Wichtige Erkenntnisse aus der Analyse
- Thermogravimetrische Analyse (TG):
- Die Pyrolyseprozesse der Teerproben zeigten Massenverluste zwischen 47,5 % und 65,5 %, was auf unterschiedliche organische Anteile hinweist.
- Beim Wechsel zu einer oxidierenden Atmosphäre setzte die Kohlenstoffverbrennung ein, wobei der Kohlenstoffgehalt der Proben zwischen 34,4 % und 52,4 % lag.
- Der AschegehaltAsche ist ein Maß für den Mineraloxidgehalt basierend auf dem Gewicht. Die thermogravimetrische Analyse (TGA) in oxidativer Atmosphäre ist eine bewährte Methode zur Bestimmung des anorganischen Rückstands, allgemein als Asche bezeichnet, in organischen Materialien wie Polymere, Kautschuke usw. Mittels TG-Messung lässt sich charakterisieren, ob ein Material gefüllt ist, und der gesamte Füllstoffgehalt kann berechnet werden.Aschegehalt wies nur geringe Unterschiede zwischen den Proben auf.
- Probe A zeigte die höchste Thermische StabilitätEin Material ist thermisch stabil, wenn es sich unter Temperatureinfluss nicht zersetzt. Eine Möglichkeit, die thermische Stabilität einer Substanz zu bestimmen ist die Verwendung eines TGA (thermogravimetrischer Analysator).thermische Stabilität, während Probe B die geringste unter den vier Proben aufwies.
Wichtige Erkenntnisse aus der Analyse
2. Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC):
- Endotherme Peaks wurden in der ersten Heizphase bei den Proben B, C und D beobachtet, während Probe A eine exotherme Reaktion zeigte.
- Diese endothermen Effekte sind auf eine RelaxationWhen a constant strain is applied to a rubber compound, the force necessary to maintain that strain is not constant but decreases with time; this behavior is known as stress relaxation. The process responsible for stress relaxation can be physical or chemical, and under normal conditions, both will occur at the same time. Relaxation zurückzuführen und geben Einblick in die thermische Vorgeschichte des Materials.
- Die Glasübergangstemperaturen variierten zwischen den Proben, wobei Probe A mit 147°C den höchsten Wert aufwies.
Bedeutung für die Auswahl von Anodenmaterialien
Die Kombination aus TG- und DSC-Analysen bietet eine umfassende Bewertung von Teermaterialien und ermöglicht Herstellern die Bestimmung der thermischen Stabilität, Kohlenstoffausbeute und Glasübergangseigenschaften. Diese Informationen sind entscheidend für die Auswahl geeigneter Rohstoffe, die Optimierung von Rezepturen und die Sicherstellung einer konstanten Qualität in der Anodenproduktion. Durch eine gezielte Analyse der Teereigenschaften können Hersteller die Effizienz und Lebensdauer von Batterien verbessern und die Leistung in Hochtemperaturanwendungen steigern.
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