Pendahuluan
Elektrolit baterai memainkan peran penting dalam penyimpanan energi dan merupakan komponen penting dari teknologi baterai modern. Zat ini memungkinkan aliran ion di antara elektroda, yang sangat penting untuk mengisi dan mengosongkan baterai. Dalam beberapa tahun terakhir, penelitian tentang elektrolit baterai telah membuat kemajuan yang signifikan untuk meningkatkan efisiensi, keamanan, dan masa pakai baterai. Dengan semakin pentingnya kendaraan listrik dan energi terbarukan, memahami dan memajukan elektrolit merupakan hal yang penting bagi masa depan energi yang berkelanjutan.
Namun, bahaya seperti panas berlebih atau Pelarian termalPelarian termal adalah situasi di mana reaktor kimia berada di luar kendali sehubungan dengan produksi suhu dan / atau tekanan yang disebabkan oleh reaksi kimia itu sendiri. Simulasi pelarian termal biasanya dilakukan dengan menggunakan perangkat kalorimeter sesuai dengan kalorimetri laju akselerasi (ARC).pelarian termal perlu dipertimbangkan dan diselidiki. Analisis termal memberikan wawasan tentang sifat termal, seperti Transisi FaseIstilah transisi fase (atau perubahan fase) paling sering digunakan untuk menggambarkan transisi antara keadaan padat, cair dan gas.transisi fase atau dekomposisi, dari bahan-bahan ini.
Mewakili berbagai elektrolit baterai, lithium hexafluoroarsenate (LiAsF6) yang banyak digunakan diperiksa untuk mengetahui efek kalori dan perubahan massa dengan menggunakan analisis termal simultan.
Kondisi Pengukuran
Karena sifat higroskopis LiAsF6, sampel disiapkan di dalam glovebox di bawah argon untuk mencegah material menyerap air. Pengukuran STA juga dilakukan di dalam glovebox yang telah dibersihkan dengan argon. Parameter pengukuran terperinci dapat ditemukan pada tabel 1.
Tabel 1: Parameter pengukuran yang digunakan untuk invesitgasi dengan STA 449 Jupiter®
| Parameter | Sampel LiAsF6 |
|---|---|
| Berat sampel | 12.1 mg |
| Wadah | Concavus® Al, tutup yang ditusuk |
| Sensor | TGA-DSC Kapasitas Panas Spesifik (cp)Kapasitas panas adalah kuantitas fisik spesifik material, ditentukan oleh jumlah panas yang disuplai ke spesimen, dibagi dengan kenaikan suhu yang dihasilkan. Kapasitas panas spesifik terkait dengan satuan massa spesimen.cp, tipe S |
| Tungku | SiC |
| Program suhu | RT hingga 600 ° C |
| Laju pemanasan | 10 K / menit |
| Atmosfer gas | Argon |
| Aliran gas | 70 ml/menit |
Hasil Pengukuran
Hasil TGA-DSC digambarkan pada gambar 1. Kurva kehilangan massa menunjukkan dua langkah yaitu 1,1% dan 81,7%. Langkah kehilangan massa pertama mungkin dapat dikaitkan dengan pelepasan uap air. Langkah kehilangan massa kedua disebabkan oleh dekomposisi LiAsF6. Dua efek EndotermikTransisi sampel atau reaksi bersifat endotermik jika panas diperlukan untuk konversi.endotermik dengan suhu puncak 122,8 ° C dan 497,7 ° C dan entalpi 25,18 J / g dan 337 J / g dapat dideteksi dari kurva DSC; ini berkorelasi dengan langkah kehilangan massa. Selain itu, pada suhu 265°C, Transisi FaseIstilah transisi fase (atau perubahan fase) paling sering digunakan untuk menggambarkan transisi antara keadaan padat, cair dan gas.transisi fase padat-padat yang dapat dibalik dari LiAsF6 yang berubah dari fase rhombohedral menjadi kubik dapat diidentifikasi1.
1Gavrichev, KS, Sharpataya, GA, Gorbunov, VE dkk. Sifat Termodinamika dan Dekomposisi Lithium Hexafluoroarsenate, LiAsF6. Inorganic Materials 39, 175-182 (2003). https://doi.org/10.1023/A:1022102914631
Ringkasan
Karakterisasi efek energik dan Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. penguraian elektrolit baterai LiAsF6 berhasil dilakukan dengan menggunakan analisis termal simultan. Berkat kemampuan untuk melakukan persiapan sampel dan pengukuran STA di dalam glovebox, bahkan bahan yang seharusnya bereaksi dengan atmosfer di sekitarnya - seperti bahan LiAsF6 yang diselidiki - dapat diukur dengan sukses. Berdasarkan data yang diperoleh, dapat dilihat bahwa LiAsF6 tetap stabil hingga transformasi fase padat-padat pada suhu sekitar 265°C. Pada suhu di atas 300°C, material terurai dalam kondisi lembam. Informasi ini memberikan pengetahuan tambahan sehubungan dengan potensi bahaya seperti panas berlebih dan Pelarian termalPelarian termal adalah situasi di mana reaktor kimia berada di luar kendali sehubungan dengan produksi suhu dan / atau tekanan yang disebabkan oleh reaksi kimia itu sendiri. Simulasi pelarian termal biasanya dilakukan dengan menggunakan perangkat kalorimeter sesuai dengan kalorimetri laju akselerasi (ARC).pelarian termal.
Semua instrumen NETZSCH dapat dioperasikan di dalam glovebox, sehingga memungkinkan analisis bahan yang sensitif terhadap kondisi lingkungan atau memiliki sifat toksik. Dengan menggunakan glovebox, bahan tersebut dapat diproses dan dianalisis dalam kondisi terkendali, terisolasi dari lingkungan sekitar. Hal ini memungkinkan diperolehnya hasil eksperimen yang tidak mungkin diperoleh tanpa tindakan perlindungan ini, karena bahan tersebut tetap terjaga sifat-sifatnya dan keselamatan manusia tetap terjamin.