Bevezetés
Az akkumulátor-elektrolitok döntő szerepet játszanak az energiatárolásban, és a modern akkumulátor-technológiák alapvető alkotóelemei. Ezek az anyagok lehetővé teszik az ionok áramlását az elektródák között, ami elengedhetetlen az akkumulátor töltéséhez és kisütéséhez. Az elmúlt években az akkumulátor-elektrolitokkal kapcsolatos kutatások jelentős előrelépést tettek az akkumulátorok hatékonyságának, biztonságának és élettartamának javításában. Az elektromos járművek és a megújuló energia növekvő jelentőségével az elektrolitok megértése és fejlesztése központi szerepet játszik a fenntartható energetikai jövő szempontjából.
Ugyanakkor figyelembe kell venni és meg kell vizsgálni az olyan veszélyeket, mint a túlmelegedés vagy a Termikus elszabadulásA termikus elszabadulás az a helyzet, amikor egy kémiai reaktor a kémiai reakció által okozott hőmérséklet- és/vagy nyomásnövekedés miatt irányíthatatlanná válik. A termikus elszabadulás szimulációját általában a gyorsított sebességű kalorimetria (ARC®) szerinti kalorimetriás készülékkel végzik.termikus elszabadulás. A termikus elemzés betekintést nyújt ezen anyagok termikus tulajdonságaiba, például a fázisátalakulásba vagy a bomlásba.
A számos akkumulátor-elektrolitot reprezentálva a széles körben használt lítium-hexafluoro-arzenátot (LiAsF6) vizsgáltuk kalorikus hatások és tömegváltozások szempontjából egyidejű termikus analízis segítségével.
Mérési feltételek
A LiAsF6 higroszkópos tulajdonságai miatt a mintát a kesztyűszekrényben, argon alatt készítettük el, hogy megakadályozzuk az anyag vízfelvételét. Az STA-mérést szintén argontól megtisztított kesztyűszekrényben végeztük. A részletes mérési paraméterek az 1. táblázatban találhatók.
Táblázat: Az STA 449 készülékkel végzett vizsgálatokhoz használt mérési paraméterek Jupiter®
| Paraméter | Minta LiAsF6 |
|---|---|
| A minta tömege | 12.1 mg |
| Tégely | Concavus® Al, lyukacsos fedéllel |
| Érzékelő | TGA-DSC Fajlagos hőkapacitás (cp)A hőkapacitás egy anyagspecifikus fizikai mennyiség, amelyet a mintadarabba juttatott hőmennyiség és az ebből eredő hőmérséklet-emelkedés hányadosa határoz meg. A fajlagos hőkapacitás a minta egységnyi tömegére vonatkozik.cp, S típus |
| Kemence | SiC |
| Hőmérsékleti program | RT-től 600°C-ig |
| Fűtési sebesség | 10 K/perc |
| Gáz atmoszféra | Argon |
| Gázáramlás | 70 ml/perc |
Mérési eredmények
A TGA-DSC eredmények az 1. ábrán láthatók. A tömegveszteséggörbe két lépcsőfokot mutat: 1,1% és 81,7%. Az első tömegvesztési lépés feltehetően a nedvesség felszabadulásának tulajdonítható. A második tömegvesztési lépés a LiAsF6Bomlási reakcióA bomlási reakció egy kémiai vegyület szilárd és/vagy gáznemű termékeket képező, hő hatására lejátszódó reakciója. bomlásának köszönhető. A DSC-görbén két endoterm hatás mutatható ki 122,8 °C és 497,7 °C csúcshőmérséklettel és 25,18 J/g és 337 J/g entalpiával; ezek korrelálnak a tömegvesztési lépésekkel. Emellett 265°C hőmérsékleten a LiAsF6 reverzibilis szilárd-szilárd fázisátalakulása azonosítható, amely a romboéderes fázisból köbösre változik1.
1Gavrichev, K.S., Sharpataya, G.A., Gorbunov, V.E. et al. Termodinamikai tulajdonságok és Bomlási reakcióA bomlási reakció egy kémiai vegyület szilárd és/vagy gáznemű termékeket képező, hő hatására lejátszódó reakciója. bomlás a lítium-hexafluoroarzenát, LiAsF6 esetében. Inorganic Materials 39, 175-182 (2003). https://doi.org/10.1023/A:1022102914631
Összefoglaló
A LiAsF6 akkumulátor-elektrolit energetikai hatásainak és Bomlási reakcióA bomlási reakció egy kémiai vegyület szilárd és/vagy gáznemű termékeket képező, hő hatására lejátszódó reakciója. bomlásának jellemzését egyidejű termikus analízis segítségével sikeresen elvégeztük. Annak köszönhetően, hogy a mintaelőkészítés és a STA-mérés egy kesztyűszekrényben végezhető, még olyan anyagok is sikeresen mérhetők, amelyek egyébként reakcióba lépnének a környező légkörrel - mint például a vizsgált LiAsF6 anyag -. A kapott adatok alapján látható, hogy a LiAsF6 a szilárd-szilárd fázisú átalakulásig stabil marad, körülbelül 265 °C-on. A 300°C feletti hőmérsékleten az anyag inert körülmények között bomlik. Ez az információ további ismereteket nyújt az olyan potenciális veszélyekkel kapcsolatban, mint a túlmelegedés és a Termikus elszabadulásA termikus elszabadulás az a helyzet, amikor egy kémiai reaktor a kémiai reakció által okozott hőmérséklet- és/vagy nyomásnövekedés miatt irányíthatatlanná válik. A termikus elszabadulás szimulációját általában a gyorsított sebességű kalorimetria (ARC®) szerinti kalorimetriás készülékkel végzik.termikus elszabadulás.
A NETZSCH összes műszere kesztyűs dobozban is üzemeltethető, így a környezeti körülményekre érzékeny vagy mérgező tulajdonságokkal rendelkező anyagok elemzése is lehetséges. A kesztyűtartó használatával az ilyen anyagok feldolgozása és elemzése ellenőrzött körülmények között, a környező környezettől elszigetelve végezhető el. Ez olyan kísérleti eredmények elérését teszi lehetővé, amelyek e védőintézkedések nélkül nem lennének lehetségesek, mivel az anyag megőrzi tulajdonságait, miközben az emberi biztonság biztosított.