29.01.2026 by Aileen Sammler
Akun erotusmateriaalien tunnistaminen TGA-FT-IR:n avulla
Huippujen ja käyrien takana: Application Insights by NETZSCH and Bruker
Kuukausittainen blogisarja Bruker Opticsin kanssa - osa 1: Yhdistetty lämpöanalyysi ja kaasuanalyysi turvallisia akkumateriaaleja varten.
Miten NETZSCH ja Bruker mahdollistavat materiaalien luotettavan tunnistamisen litiumioniakuissa?
Yhdistelmä termogravimetria (TGA)ja Fourier-muunnosinfrapunaspektroskopian (FT-IR) kanssa on tullut välttämätön analyysitekniikka nykyaikaisessa materiaalien karakterisoinnissa. Erityisesti polymeerejä valmistavassa, kemian-, akku- ja lääketeollisuudessa TGA-FT-IR-menetelmää käytetään laajalti lämpöstabiilisuuden, hajoamiskäyttäytymisen ja kontrolloidun kuumennuksen aikana vapautuvien kaasujen kemiallisen luonteen tutkimiseen.
Vaikka TGA tallentaa tarkasti massan muutokset lämpötilan tai ajan funktiona, se ei voi suoraan Identify lämpökäsittelyn aikana vapautuvia kemiallisia lajeja. Kun TGA yhdistetään FT-IR:ään, tämä rajoitus voidaan poistaa. Tämä lähestymistapa, jota kutsutaan kehittyneeksi kaasuanalyysiksi (Evolved Gas Analysis, EGA), mahdollistaa haihtuvien ja kaasumaisten hajoamistuotteiden tunnistamisen ja antaa syvemmän käsityksen lämpöprosesseista.
Tämän seurauksena TGA-FT-IR-menetelmää sovelletaan monenlaisiin materiaaleihin, kuten akkukomponentteihin, polymeereihin, elastomeereihin, farmaseuttisiin aineisiin, orgaanisiin ja epäorgaanisiin aineisiin. Se tuottaa täydentävää tietoa, jota ei voida saada pelkillä termoanalyyttisillä menetelmillä.
Bruker Opticsin kanssa yhteistyössä toteutetun kuukausittaisen blogisarjamme ensimmäisessä artikkelissa näitä ominaisuuksia havainnollistetaan esimerkin avulla litiumioniakkujen tutkimuksesta.
Miksi erottimen tunnistaminen on tärkeää akkujen kehittämisessä?
Litiumioniakut perustuvat huolellisesti suunniteltuihin erotusmateriaaleihin turvallisuuden, suorituskyvyn ja pitkän aikavälin vakauden varmistamiseksi. Nämä ohuet polymeerikalvot eristävät elektrodit sähköisesti ja sallivat samalla Ionic kuljetuksen. Jopa small poikkeamat separaattorin koostumuksessa voivat vaikuttaa lämpöstabiilisuuteen, kostutettavuuteen tai turvallisuuskäyttäytymiseen väärinkäytösten yhteydessä.
Kehittäjille, valmistajille ja laadunvalvontalaboratorioille erottelumateriaalien luotettava tunnistaminen on siksi olennaisen tärkeää - erityisesti toimittajia vertailtaessa, vikoja tutkittaessa tai saapuvia materiaaleja validoitaessa.
Tässä yhteydessä termogravimetrinen analyysi yhdistettynä FT-IR-spektroskopiaan (TGA-FT-IR ) tarjoaa ratkaisevia etuja.
TGA-FT-IR: lämpöanalyysin ja kaasujen tunnistamisen yhdistäminen
TGA-FT-IR-menetelmässä termisen hajoamisen aikana vapautuvat kaasut siirretään suoraan lämpövaakamittarista Fourier-muunnosinfrapunaspektrometriin. Siellä ne tunnistetaan niille ominaisten IR-absorptiospektrien perusteella.
Tämä yhdistetty tekniikka mahdollistaa:
- Polymeerityyppien tunnistaminen (esim. polyeteeni vs. polypropeeni)
- Lisäaineiden, pehmittimien tai käsittelyjäämien havaitseminen
- Monikerroksisten tai pinnoitettujen erottimien rakenteiden selkeä erottaminen toisistaan
Sovellusesimerkki: Identifyerotusmateriaalit litium-ioniakkujen erotusmateriaaleissa
Hiljattain julkaistussa tutkimuksessa NETZSCH Analyzing & Testing osoitti, miten TGA-FT-IR-menetelmää voidaan käyttää Identify litiumioniakkujen tuntemattomien erottelumateriaalien tutkimiseen.
Käyttämällä NETZSCH TG Libra® -termovaa'an ja Bruker INVENIO FT-IR -spektrometrin yhdistelmää separaattorinäyte kuumennettiin kontrolloiduissa olosuhteissa. Tuloksena saadut massahäviövaiheet korreloitiin kehittyneiden kaasujen IR-spektrien kanssa.
Tällä yhdistelmällä saatiin täydentäviä mittaustietoja mahdollisimman pienellä vaivalla:
Kiinteän näytteen ATR-IR-analyysi antoi alustavan viitteen erotuskalvon identiteetistä. Lisäksi TG-FT-IR ja c-DTA® avulla saadut tulokset, mukaan lukien Sulamislämpötilat ja lämpöarvotAineen fuusioentalpia, joka tunnetaan myös latenttina lämpönä, on mitta, jolla mitataan energiapanosta, yleensä lämpöä, joka tarvitaan aineen muuttamiseksi kiinteästä olomuodosta nestemäiseksi. Aineen sulamispiste on lämpötila, jossa aine vaihtaa olomuotoaan kiinteästä olomuodosta (kiteinen) nestemäiseksi olomuodoksi (isotrooppinen sula).sulamispiste, LämpöstabiilisuusMateriaali on lämpöstabiili, jos se ei hajoa lämpötilan vaikutuksesta. Yksi tapa määrittää aineen lämpöstabiilisuus on käyttää TGA-analysaattoria (termogravimetrinen analysaattori). lämpöstabiilisuus ja kehittyneiden kaasujen tunnistaminen, antoivat täydentävää tietoa, jonka avulla erottimen tunnistaminen oli selkeää ja luotettavaa.
Lue lisää koko sovellusmuistiosta
Tässä blogissa korostetaan TGA-FT-IR:n avulla tapahtuvan erottimien tunnistamisen keskeisiä käsitteitä ja etuja.
Yksityiskohtaiset koeolosuhteet, mittauskäyrät ja tietojen tulkinta löytyvät koko sovellusmuistiosta:
Akkututkimuksesta laadunvalvontaan
TGA-FT-IR ei rajoitu vain erottimien tunnistamiseen. Menetelmä tukee:
- Vika-analyysi akkujen kehittämisessä
- Saapuvan materiaalin tarkastus
- Toimittajien tai tuotantoerien vertailu
- Lämpöstabiilisuuden ja turvallisuuden kannalta merkittävän hajoamiskäyttäytymisen tutkiminen
Yhdistämällä massanmuutoksen ja kemiallisen tunnistuksen laboratoriot saavat syvemmän ja luotettavamman käsityksen materiaaleistaan.
Pitkäaikainen kumppanuus: NETZSCH ja Bruker
TGA-FT-IR-sovellusten menestys perustuu muuhunkin kuin pelkkään laitteistoon. Se perustuu integrointiin ja kokemukseen.
NETZSCH Analyzing & Testing ja Bruker Optics ovat tehneet yhteistyötä vuodesta 1993 lähtien, mikä on yksi pitkäaikaisimmista kumppanuuksista yhdistetyn lämpöanalyysin alalla. Alkuasennuksesta on kehittynyt kypsä, tiiviisti integroitu ratkaisu polymeerien, lääkkeiden, kemikaalien ja energiamateriaalien kehittyneeseen kaasuanalyysiin.
Tämä yhteistyö takaa:
- Optimoidut kaasunsiirtorajapinnat
- Lämpö- ja spektroskopiatietojen luotettava synkronointi
- Sovellusvalmiit ratkaisut, joiden taustalla on vuosikymmenten yhteinen asiantuntemus
Tämä artikkeli on osa 1 kuukausittaisessa blogisarjassamme "Beyond Peaks and Curves: Application Insights by NETZSCH and Bruker" TGA-FT-IR-ohjelmasta. Seuraavassa kirjoituksessa keskitymme urheiluvälineiden ja lelujen pehmittimien havaitsemiseen.
Ryhdy asiantuntijaksi ilmaisilla E-Learning-kursseillamme
Kaikki NETZSCH E-Learning-peruskurssit ovat maksuttomia! Sisällön ovat luoneet laboratoriomenetelmien asiantuntijamme, jotka jakavat kanssasi henkilökohtaisia kokemuksiaan. Hyödynnä joustavaa verkko-opiskelua, joka on täysin mukautettu koulutustarpeisiisi!