03.09.2025 by Aileen Sammler
Meningkatkan Keamanan Baterai Lithium-Ion: Analisis Termal dan Kinetik Elektrolit LiPF₆ dengan NETZSCH DSC & Kinetics Neo
Ketahui bagaimana caranya Kalorimetri Pemindaian Diferensial (DSC) dan Kinetics Neo perangkat lunak oleh NETZSCH meningkatkan keamanan baterai lithium-ion dengan menganalisis Stabilitas TermalSuatu bahan dikatakan stabil secara termal jika tidak terurai di bawah pengaruh suhu. Salah satu cara untuk menentukan stabilitas termal suatu zat adalah dengan menggunakan TGA (penganalisis termogravimetri). stabilitas termal dan kinetik elektrolit berbasis LiPF₆ serta mencegah 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 dan mengoptimalkan kinerja.
Baterai lithium-ion (LIB) memberi daya pada ponsel pintar, kendaraan listrik, dan sistem penyimpanan energi terbarukan. Seiring dengan meningkatnya permintaan global, keamanan dan keandalan menjadi prioritas utama. Kerangka kerja peraturan seperti Peraturan Baterai UE 2023 dan standar internasional sekarang memberlakukan persyaratan ketat pada pengujian keamanan termal baterai.
Inti dari setiap LIB adalah elektrolit, dan salah satu garam yang paling banyak digunakan dalam pelarut karbonat adalah LiPF₆. Meskipun LiPF₆ memiliki konduktivitas Ionic yang sangat baik dan kompatibilitas dengan anoda grafit, LiPF₆ tidak stabil secara termal dan kimiawi. Ketidakstabilan ini dapat memicu 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, masalah keamanan utama dalam mobilitas listrik dan penyimpanan stasioner.
Untuk mengatasi tantangan ini, para peneliti dan produsen mengandalkan karakterisasi material tingkat lanjut. Dalam catatan aplikasi baru ini, NETZSCH DSC yang dikombinasikan dengan perangkat lunak Kinetics Neo digunakan untuk menganalisis Stabilitas TermalSuatu bahan dikatakan stabil secara termal jika tidak terurai di bawah pengaruh suhu. Salah satu cara untuk menentukan stabilitas termal suatu zat adalah dengan menggunakan TGA (penganalisis termogravimetri). stabilitas termal dan kinetika Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. penguraian elektrolit berbasis LiPF₆.
Hasil Utama dari Penelitian
Peristiwa Termal yang Diidentifikasi oleh DSC
DSC NETZSCH digunakan untuk menganalisis LiPF₆ dalam sistem pelarut karbonat campuran (EMC + DMC + EC, 1:1:1). Efek termal berikut ini terdeteksi di atas 190°C:
- Puncak endotermal (≈230°C) → dekomposisi LiPF₆ dan interaksi spesifik pelarut
- Puncak EksotermikTransisi sampel atau reaksi dikatakan eksotermik jika dihasilkan panas. eksotermal (≈250°C) → interaksi LiPF₆ dengan EC, reaksi pembelahan cincin
- Puncak EksotermikTransisi sampel atau reaksi dikatakan eksotermik jika dihasilkan panas. eksotermal yang luas (≈290 ° C) → reaksi polimerisasi, produk seperti PEO, pelepasan CO
Analisis Kinetik dengan Perangkat Lunak Kinetics Neo
- Evaluasi kinetik mengkonfirmasi model reaksi tiga langkah dengan energi aktivasi 146,3, 137,2, dan 118,6 kJ/mol.
- Korelasi antara data yang diukur dan dihitung mencapai R² = 0,997, yang menunjukkan kesesuaian yang sangat baik antara data eksperimental dan simulasi
Prediksi untuk Skenario Kehidupan Nyata
- Prediksi IsotermalPengujian pada suhu yang terkendali dan konstan disebut isotermal.isotermal: Dekomposisi dimulai setelah ≈1 hari pada suhu 150°C, setelah ≈9 hari pada suhu 130°C, dan setelah ≈24 hari pada suhu 120°C.
- Prediksi AdiabatikAdiabatik menggambarkan suatu sistem atau mode pengukuran tanpa pertukaran panas dengan lingkungan sekitar. Mode ini dapat direalisasikan dengan menggunakan perangkat kalorimeter sesuai dengan metode kalorimetri laju akselerasi (ARC). Tujuan utama dari perangkat tersebut adalah untuk mempelajari skenario dan reaksi pelarian termal. Deskripsi singkat dari mode adiabatik adalah "tidak ada panas yang masuk - tidak ada panas yang keluar".adiabatik: Dalam kondisi AdiabatikAdiabatik menggambarkan suatu sistem atau mode pengukuran tanpa pertukaran panas dengan lingkungan sekitar. Mode ini dapat direalisasikan dengan menggunakan perangkat kalorimeter sesuai dengan metode kalorimetri laju akselerasi (ARC). Tujuan utama dari perangkat tersebut adalah untuk mempelajari skenario dan reaksi pelarian termal. Deskripsi singkat dari mode adiabatik adalah "tidak ada panas yang masuk - tidak ada panas yang keluar".adiabatik, 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 terjadi setelah ≈5 hari pada suhu 150°C.
Mengapa Ini Penting untuk Industri Baterai Saat Ini
- Keamanan baterai adalah tantangan penting dalam EV dan penyimpanan jaringan.
- Kepatuhan terhadap peraturan memerlukan analisis Stabilitas TermalSuatu bahan dikatakan stabil secara termal jika tidak terurai di bawah pengaruh suhu. Salah satu cara untuk menentukan stabilitas termal suatu zat adalah dengan menggunakan TGA (penganalisis termogravimetri). stabilitas termal elektrolit yang mendalam.
- Pengembang material dapat mengoptimalkan formulasi untuk meminimalkan risiko dan memperpanjang masa pakai baterai.
Dengan menggabungkan Differential Scanning Calorimetry(DSC) dan Kinetics NeoNETZSCH menyediakan perangkat yang kuat untuk memprediksi perilaku elektrolit dalam kondisi operasi dan penyalahgunaan yang sebenarnya.
Manfaat dari NETZSCH DSC untuk Penelitian Baterai
Instrumen analisis NETZSCH DSC 300 Caliris® memiliki sensitivitas dan fleksibilitas yang luar biasa, menjadikannya alat yang ideal untuk menganalisis elektrolit dan material baterai.
Dalam konteks keamanan baterai lithium-ion, DSC memungkinkan para peneliti untuk secara tepat menentukan Transisi FaseIstilah transisi fase (atau perubahan fase) paling sering digunakan untuk menggambarkan transisi antara keadaan padat, cair dan gas.transisi fase, suhu dekomposisi, dan peristiwa aliran panas yang sangat penting untuk mengidentifikasi permulaan 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. Dengan desain modular dan cawan lebur bertekanan tinggi, DSC Caliris® memungkinkan hasil yang dapat diandalkan, bahkan untuk sistem elektrolit yang mudah menguap.
Manfaat Kinetics Neo dalam Analisis Keamanan Baterai
Perangkat lunakKinetics Neo memperluas pengukuran DSC dengan memungkinkan simulasi prediktif dalam kondisi kehidupan nyata. Bagi pengembang baterai, ini berarti bahwa data dari serangkaian tiga percobaan pemanasan DSC dapat digunakan untuk memodelkan stabilitas penyimpanan IsotermalPengujian pada suhu yang terkendali dan konstan disebut isotermal.isotermal, kondisi AdiabatikAdiabatik menggambarkan suatu sistem atau mode pengukuran tanpa pertukaran panas dengan lingkungan sekitar. Mode ini dapat direalisasikan dengan menggunakan perangkat kalorimeter sesuai dengan metode kalorimetri laju akselerasi (ARC). Tujuan utama dari perangkat tersebut adalah untuk mempelajari skenario dan reaksi pelarian termal. Deskripsi singkat dari mode adiabatik adalah "tidak ada panas yang masuk - tidak ada panas yang keluar".adiabatik, dan profil suhu yang berbeda.
Hal ini memungkinkan prediksi yang akurat tentang perilaku elektrolit selama pengoperasian, pengangkutan, atau skenario penyalahgunaan - mendukung desain sistem baterai yang lebih aman dan tahan lama.
Kesimpulan
Kombinasi perangkat lunak NETZSCH DSC dan Kinetics Neo memberikan wawasan penting tentang Stabilitas TermalSuatu bahan dikatakan stabil secara termal jika tidak terurai di bawah pengaruh suhu. Salah satu cara untuk menentukan stabilitas termal suatu zat adalah dengan menggunakan TGA (penganalisis termogravimetri). stabilitas termal dan kinetik elektrolit berbasis LiPF₆. Hasil ini secara langsung mendukung pengembang baterai dalam mencegah 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, memastikan kepatuhan terhadap standar keselamatan, dan mendorong transisi menuju sistem mobilitas elektronik dan penyimpanan energi yang aman dan berkelanjutan.
? Baca Catatan Aplikasi selengkapnya di sini:
Pelajari lebih lanjut tentang NETZSCH Instrumen DSC dan Perangkat Lunak Kinetics Neo
