08.05.2023 by Aileen Sammler
La importancia de los plásticos para la función de almacenamiento de energía de las baterías
Los plásticos se han utilizado ampliamente en el campo de la automoción durante décadas y cada vez se emplean más también en las baterías: Se han utilizado como carcasas, cables y conectores desde el principio, pero con su mayor utilización en el almacenamiento de energía, ahora son un elemento crucial en el auge de la e-movilidad.
El papel de los plásticos en el almacenamiento de energía
Los materiales y principios de construcción utilizados en las pilas determinan principalmente su función de almacenamiento de energía. Los plásticos desempeñan un papel importante en este sentido, aunque no puedan emplearse directamente como conductores eléctricos. Se utilizan en la construcción de baterías como aislantes, materiales separadores, carcasas y membranas electrolíticas, contribuyendo a aumentar la estabilidad química y la vida útil de las baterías, además de garantizar un funcionamiento seguro y eficiente.
Un ejemplo son las baterías de iones de litio, que se utilizan en numerosas aplicaciones como teléfonos inteligentes, ordenadores portátiles, vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía. Los cátodos y ánodos de las baterías de iones de litio suelen estar recubiertos de plástico para garantizar el aislamiento y la protección a largo plazo contra reacciones químicas no deseadas y la corrosión. En el sector de la movilidad, los requisitos también se centran en la Estabilidad térmicaUn material es térmicamente estable si no se descompone bajo la influencia de la temperatura. Una forma de determinar la estabilidad térmica de una sustancia es utilizar un TGA (analizador termogravimétrico). estabilidad térmica.
En las baterías se emplean varios plásticos, cada uno de los cuales cumple distintas funciones de almacenamiento. A continuación, ofrecemos una visión general de los plásticos más importantes y sus funciones:
Dispositivos de análisis térmico y reómetros de NETZSCH ayudan a determinar las propiedades ideales de los plásticos para su uso en baterías
He aquí algunos ejemplos:
El análisis térmico se utiliza para caracterizar las propiedades térmicas de los plásticos, como la Temperaturas y entalpías de fusiónLa entalpía de fusión de una sustancia, también conocida como calor latente, es una medida del aporte de energía, normalmente calor, que es necesario para convertir una sustancia del estado sólido al líquido. El punto de fusión de una sustancia es la temperatura a la que cambia de estado sólido (cristalino) a líquido (fusión isotrópica).temperatura de fusión, la temperatura de transición vítrea, la CristalizaciónLa cristalización es el proceso físico de endurecimiento durante la formación y el crecimiento de cristales. Durante este proceso se libera calor de cristalización.cristalización y la Conductividad térmicaLa conductividad térmica (λ con la unidad W/(m-K)) describe el transporte de energía -en forma de calor- a través de un cuerpo de masa como resultado de un gradiente de temperatura (véase la fig. 1). Según la segunda ley de la termodinámica, el calor siempre fluye en la dirección de la temperatura más baja.conductividad térmica. Por ejemplo, la Temperaturas y entalpías de fusiónLa entalpía de fusión de una sustancia, también conocida como calor latente, es una medida del aporte de energía, normalmente calor, que es necesario para convertir una sustancia del estado sólido al líquido. El punto de fusión de una sustancia es la temperatura a la que cambia de estado sólido (cristalino) a líquido (fusión isotrópica).temperatura de fusión, que puede medirse mediante calorimetría diferencial de barrido (DSC), desempeña un papel importante en el desarrollo de separadores de baterías. Si el separador se funde a altas temperaturas y los electrodos entran en cortocircuito, puede producirse una reacción térmica y aumentar la temperatura de funcionamiento de la batería. Un aumento de la temperatura de funcionamiento puede afectar al rendimiento y la vida útil de la batería al acelerar las reacciones químicas dentro de la batería y acelerar la Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición del electrolito.
Elanálisis termogravimétrico (TGA ) se utiliza para comprobar la estabilidad de los plásticos a temperaturas elevadas en su rango de funcionamiento.
Elanálisis mecánico dinámico (AMD ) puede emplearse para predecir el rendimiento a largo plazo a temperatura ambiente o a temperaturas más elevadas.
Los estudios reológicos ayudan a determinar las propiedades ideales de los plásticos para su uso en baterías. Analizando el comportamiento de flujo de los materiales, se puede caracterizar la viscosidad, elasticidad y plasticidad de los plásticos. Por ejemplo, la viscosidad es esencial en el desarrollo de revestimientos para electrodos, ya que afecta a la uniformidad de aplicación del revestimiento y a su adherencia.
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