29.01.2026 by Aileen Sammler
Identificación de materiales separadores de baterías mediante TGA-FT-IR
Más allá de picos y curvas: Application Insights by NETZSCH and Bruker
La Serie de Blogs Mensuales con Bruker Optics - Parte 1: Análisis térmico y análisis de gases combinados para materiales de batería seguros.
Cómo NETZSCH y Bruker permiten la identificación fiable de materiales en baterías de iones de litio
La combinación de termogravimetría (TGA)con Espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR) se ha convertido en una técnica analítica indispensable en la caracterización moderna de materiales. Especialmente en las industrias de producción de polímeros, química, de baterías y farmacéutica, la TGA-FT-IR se utiliza ampliamente para investigar 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, el comportamiento de Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición y la naturaleza química de los gases liberados durante el calentamiento controlado.
Aunque el TGA registra con precisión los cambios de masa en función de la temperatura o el tiempo, no puede Identify directamente las especies químicas liberadas durante el tratamiento térmico. Esta limitación se supera acoplando el TGA al FT-IR. Este enfoque, conocido como Análisis de Gases Evolucionados (AGE), permite la identificación de productos de Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición volátiles y gaseosos y proporciona una comprensión más profunda de los procesos térmicos.
Como resultado, el TGA-FT-IR se aplica a una amplia gama de materiales, incluidos componentes de baterías, polímeros, elastómeros, sustancias farmacéuticas, orgánicas e inorgánicas. Proporciona información complementaria que no puede obtenerse únicamente con métodos termoanalíticos.
En el primer artículo de nuestra serie mensual de blogs en colaboración con Bruker Optics, se ilustran estas capacidades utilizando un ejemplo de la investigación de baterías de iones de litio.
Por qué es importante identificar los separadores en el desarrollo de baterías
Las baterías de iones de litio dependen de materiales separadores cuidadosamente diseñados para garantizar la seguridad, el rendimiento y la estabilidad a largo plazo. Estas finas membranas poliméricas aíslan eléctricamente los electrodos al tiempo que permiten el transporte de Ionic. Incluso small desviaciones en la composición del separador pueden afectar a 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, la humectabilidad o el comportamiento de seguridad en caso de abuso.
Para los desarrolladores, fabricantes y laboratorios de control de calidad, la identificación fiable de los materiales de los separadores es, por tanto, esencial, especialmente a la hora de comparar proveedores, investigar fallos o validar materiales entrantes.
Aquí es donde el análisis termogravimétrico acoplado a la espectroscopia FT-IR (TGA-FT-IR) ofrece ventajas decisivas.
TGA-FT-IR: Combinación de análisis térmico e identificación de gases
En el TGA-FT-IR, los gases liberados durante la Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición térmica se transfieren directamente de la termobalanza a un espectrómetro de infrarrojos por transformada de Fourier. Allí se identifican en función de sus espectros de absorción IR característicos.
Esta técnica permite
- La identificación de tipos de polímeros (por ejemplo, polietileno frente a polipropileno)
- Detección de aditivos, plastificantes o residuos de procesado
- Diferenciación clara de estructuras separadoras multicapa o recubiertas
Ejemplo de aplicación: Identifying Separator Materials in Lithium-Ion Batteries
En un estudio reciente, NETZSCH Analyzing & Testing demostró cómo el TGA-FT-IR puede utilizarse para Identify materiales separadores desconocidos de baterías de iones de litio.
Utilizando una termobalanzaNETZSCH TG Libra® acoplada a un espectrómetro Bruker INVENIO FT-IR, la muestra del separador se calentó en condiciones controladas. Los pasos de pérdida de masa resultantes se correlacionaron con los espectros IR de los gases evolucionados.
Esta combinación proporcionó un conjunto complementario de datos de medición con un esfuerzo mínimo:
El análisis ATR-IR de las muestras sólidas proporcionó una indicación inicial de la identidad de la lámina separadora. Además, los resultados obtenidos de TG-FT-IR y c-DTA, incluidos el 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).punto de fusión, 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 y la identificación de los gases desprendidos, proporcionaron información complementaria, permitiendo una identificación clara y fiable del separador.
Más información en la nota de aplicación completa
En este blog se destacan los conceptos clave y las ventajas de la identificación de separadores mediante TGA-FT-IR.
En la nota de aplicación completa se detallan las condiciones experimentales, las curvas de medición y la interpretación de los datos:
De la investigación sobre baterías al control de calidad
El TGA-FT-IR no se limita a la identificación de separadores. El método admite:
- Análisis de fallos en el desarrollo de baterías
- Inspección de material entrante
- Comparación de proveedores o lotes de producción
- Investigación sobre 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 y el comportamiento de Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición relevante para la seguridad
Al combinar el cambio de masa con la identificación química, los laboratorios obtienen un conocimiento más profundo y fiable de sus materiales.
Una larga colaboración: NETZSCH y Bruker
El éxito de las aplicaciones TGA-FT-IR se basa en algo más que la instrumentación. Se basa en la integración y la experiencia.
NETZSCH Analyzing & Testing y Bruker Optics llevan colaborando desde 1993, formando una de las asociaciones más antiguas en análisis térmico acoplado. Lo que comenzó con una instalación inicial se ha convertido en una solución madura y estrechamente integrada para el análisis de gases evolucionados en polímeros, productos farmacéuticos, productos químicos y materiales energéticos.
Esta cooperación garantiza
- Interfaces de transferencia de gases optimizadas
- Sincronización fiable de datos térmicos y espectroscópicos
- Soluciones listas para la aplicación respaldadas por décadas de experiencia conjunta
Este artículo es la primera parte de nuestro blog mensual "Más allá de picos y curvas: Application Insights by NETZSCH and Bruker" sobre TGA-FT-IR. En el próximo artículo, nos centraremos en la detección de plastificantes en artículos deportivos y juguetes.
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