29.01.2026 by Aileen Sammler
Identification des matériaux de séparation des batteries par TGA-FT-IR
Au-delà des pics et des courbes : Perspectives d'application par NETZSCH et Bruker
Série de blogs mensuels avec Bruker Optics - Partie 1 : Analyse thermique et analyse des gaz combinées pour des matériaux de batterie sûrs.
Comment NETZSCH et Bruker permettent une identification fiable des matériaux dans les batteries lithium-ion
La combinaison de thermogravimétrie (TGA)avec la Spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FT-IR) est devenue une technique analytique indispensable pour la caractérisation des matériaux modernes. En particulier dans les industries de production de polymères, de produits chimiques, de batteries et de produits pharmaceutiques, la TGA-FT-IR est largement utilisée pour étudier la Stabilité thermiqueUn matériau est thermiquement stable s'il ne se décompose pas sous l'influence de la température. Une façon de déterminer la stabilité thermique d'une substance est d'utiliser un ATG (analyseur thermogravimétrique). stabilité thermique, le comportement de Réaction de décompositionUne réaction de décomposition est une réaction thermiquement induite d'un composé chimique formant des produits solides et/ou gazeux. décomposition et la nature chimique des gaz libérés lors d'un chauffage contrôlé.
Bien que la TGA enregistre avec précision les changements de masse en fonction de la température ou du temps, elle ne peut pas directement Identify les espèces chimiques libérées pendant le traitement thermique. En couplant l'ATG à la FT-IR, cette limitation est surmontée. Cette approche, connue sous le nom d'analyse des gaz évolués (EGA), permet d'identifier les produits de Réaction de décompositionUne réaction de décomposition est une réaction thermiquement induite d'un composé chimique formant des produits solides et/ou gazeux. décomposition volatils et gazeux et de mieux comprendre les processus thermiques.
Par conséquent, la TGA-FT-IR est appliquée à une large gamme de matériaux, y compris les composants de batteries, les polymères, les élastomères, les substances pharmaceutiques, les produits organiques et inorganiques. Elle fournit des informations complémentaires qui ne peuvent être obtenues par les seules méthodes thermoanalytiques.
Dans le premier article de notre série de blogs mensuels en collaboration avec Bruker Optics, ces capacités sont illustrées à l'aide d'un exemple tiré de la recherche sur les batteries lithium-ion.
Pourquoi l'identification des séparateurs est-elle importante pour le développement des batteries ?
Les batteries lithium-ion s'appuient sur des matériaux séparateurs soigneusement conçus pour garantir la sécurité, les performances et la stabilité à long terme. Ces fines membranes de polymère isolent électriquement les électrodes tout en permettant le transport Ionic. Même small, des écarts dans la composition des séparateurs peuvent affecter la Stabilité thermiqueUn matériau est thermiquement stable s'il ne se décompose pas sous l'influence de la température. Une façon de déterminer la stabilité thermique d'une substance est d'utiliser un ATG (analyseur thermogravimétrique). stabilité thermique, la mouillabilité ou la sécurité en cas d'abus.
Pour les développeurs, les fabricants et les laboratoires de contrôle de la qualité, il est donc essentiel d'identifier de manière fiable les matériaux des séparateurs, en particulier pour comparer les fournisseurs, enquêter sur les défaillances ou valider les matériaux entrants.
C'est là que l'analyse thermogravimétrique couplée à la spectroscopie FT-IR (TGA-FT-IR) offre des avantages décisifs.
TGA-FT-IR : Combinaison de l'analyse thermique et de l'identification des gaz
Dans le cas de la TGA-FT-IR, les gaz libérés lors de la Réaction de décompositionUne réaction de décomposition est une réaction thermiquement induite d'un composé chimique formant des produits solides et/ou gazeux. décomposition thermique sont transférés directement de la thermobalance dans un spectromètre infrarouge à transformée de Fourier. Ils y sont identifiés sur la base de leurs spectres d'absorption IR caractéristiques.
Cette technique mixte permet
- L'identification des types de polymères (par exemple, polyéthylène ou polypropylène)
- La détection d'additifs, de plastifiants ou de résidus de traitement
- De différencier clairement les structures de séparateurs multicouches ou enduits
Exemple d'application : Identifying Separator Materials in Lithium-Ion Batteries
Dans une étude récente, NETZSCH Analyzing & Testing a démontré comment la TGA-FT-IR peut être utilisée pour Identify les matériaux de séparation inconnus des batteries lithium-ion.
L'échantillon de séparateur a été chauffé dans des conditions contrôlées à l'aide d'une thermobalance TGNETZSCH Libra® couplée à un spectromètre FT-IR Bruker INVENIO. Les étapes de perte de masse qui en résultent ont été corrélées avec les spectres IR des gaz dégagés.
Cette combinaison a permis d'obtenir un ensemble complémentaire de données de mesure avec un effort minimal :
L'analyse ATR-IR des échantillons solides a fourni une première indication sur l'identité de la feuille séparatrice. En outre, les résultats obtenus à partir de TG-FT-IR et c-DTA, y compris le Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope).point de fusion, la Stabilité thermiqueUn matériau est thermiquement stable s'il ne se décompose pas sous l'influence de la température. Une façon de déterminer la stabilité thermique d'une substance est d'utiliser un ATG (analyseur thermogravimétrique). stabilité thermique et l'identification des gaz dégagés, ont fourni des informations complémentaires, permettant une identification claire et fiable du séparateur.
Pour en savoir plus, consultez la note d'application complète
Ce blog met en lumière les concepts clés et les avantages de l'identification des séparateurs par TGA-FT-IR.
Les conditions expérimentales détaillées, les courbes de mesure et l'interprétation des données sont disponibles dans la note d'application complète :
De la recherche sur les batteries au contrôle de la qualité
La méthode TGA-FT-IR ne se limite pas à l'identification des séparateurs. La méthode prend en charge :
- L'analyse des défaillances dans le développement des batteries
- Inspection des matériaux entrants
- Comparaison des fournisseurs ou des lots de production
- Recherche sur la Stabilité thermiqueUn matériau est thermiquement stable s'il ne se décompose pas sous l'influence de la température. Une façon de déterminer la stabilité thermique d'une substance est d'utiliser un ATG (analyseur thermogravimétrique). stabilité thermique et le comportement de Réaction de décompositionUne réaction de décomposition est une réaction thermiquement induite d'un composé chimique formant des produits solides et/ou gazeux. décomposition en matière de sécurité
En combinant le changement de masse et l'identification chimique, les laboratoires obtiennent une compréhension plus approfondie et plus fiable de leurs matériaux.
Un partenariat de longue date : NETZSCH et Bruker
Le succès des applications TGA-FT-IR ne repose pas uniquement sur l'instrumentation. Il repose sur l'intégration et l'expérience.
NETZSCH Analyzing & Testing et Bruker Optics collaborent depuis 1993, formant l'un des partenariats les plus anciens dans le domaine de l'analyse thermique couplée. Ce qui a commencé par une installation initiale s'est transformé en une solution mature et étroitement intégrée pour l'analyse des gaz évolués dans les domaines des polymères, des produits pharmaceutiques, des produits chimiques et des matériaux énergétiques.
Cette coopération garantit
- Des interfaces de transfert de gaz optimisées
- Une synchronisation fiable des données thermiques et spectroscopiques
- Des solutions prêtes à l'emploi soutenues par des décennies d'expertise commune
Cet article constitue la première partie de notre série de blogs mensuels "Au-delà des pics et des courbes : Perspectives d'application par NETZSCH et Bruker" sur la TGA-FT-IR. Dans le prochain article, nous nous concentrerons sur la détection des plastifiants dans les articles de sport et les jouets.
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