08.05.2023 by Aileen Sammler
L'importanza delle materie plastiche per la funzione di accumulo di energia delle batterie
Le materie plastiche sono state ampiamente utilizzate nel settore automobilistico per decenni e sono sempre più impiegate anche nelle batterie: Fin dall'inizio sono state utilizzate come involucri, cavi e connettori, ma con il loro crescente utilizzo nell'immagazzinamento dell'energia, sono ora un elemento cruciale per l'ascesa della mobilità elettrica.
Il ruolo della plastica nell'accumulo di energia
I materiali e i principi costruttivi utilizzati nelle batterie determinano principalmente la loro funzione di accumulo di energia. Le materie plastiche svolgono un ruolo importante, anche se non possono essere utilizzate direttamente come conduttori elettrici. Vengono utilizzate nella costruzione delle batterie come isolanti, materiali di separazione, alloggiamenti e membrane elettrolitiche, contribuendo ad aumentare la stabilità chimica e la durata della batteria, oltre a garantire prestazioni sicure ed efficienti.
Un esempio sono le batterie agli ioni di litio, utilizzate in numerose applicazioni come smartphone, computer portatili, veicoli elettrici e sistemi di accumulo di energia. I catodi e gli anodi delle batterie agli ioni di litio sono spesso rivestiti di plastica per garantire l'isolamento e la protezione a lungo termine da reazioni chimiche indesiderate e dalla corrosione. Nel settore della mobilità, i requisiti si concentrano anche sulla Stabilità termicaUn materiale è termicamente stabile se non si decompone sotto l'influenza della temperatura. Un modo per determinare la stabilità termica di una sostanza è quello di utilizzare un TGA (analizzatore termogravimetrico). stabilità termica.
Le materie plastiche impiegate nelle batterie sono diverse e ognuna di esse svolge diverse funzioni di accumulo. Di seguito forniamo una panoramica dei materiali plastici più importanti e delle loro funzioni:
I dispositivi di analisi termica e i reometri di NETZSCH aiutano a determinare le proprietà ideali delle materie plastiche per l'uso nelle batterie
Ecco alcuni esempi:
L'analisi termica viene utilizzata per caratterizzare le proprietà termiche delle materie plastiche, come laTemperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). temperatura di fusione, la temperatura di transizione vetrosa, la CristallizzazioneLa cristallizzazione è il processo fisico di indurimento durante la formazione e la crescita dei cristalli. Durante questo processo viene rilasciato il calore di cristallizzazione.cristallizzazione e la conducibilità termica. Ad esempio, laTemperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). temperatura di fusione, che può essere misurata con la calorimetria a scansione differenziale (DSC), svolge un ruolo importante nello sviluppo dei separatori delle batterie. Se il separatore fonde ad alte temperature e gli elettrodi vanno in cortocircuito, si può verificare una reazione termica e un aumento della temperatura di esercizio della batteria. L'aumento della temperatura di esercizio può influire sulle prestazioni e sulla durata della batteria accelerando le reazioni chimiche al suo interno e la Reazione di decomposizioneUna reazione di decomposizione è una reazione termicamente indotta di un composto chimico che forma prodotti solidi e/o gassosi. decomposizione dell'elettrolito.
L'analisi termogravimetrica (TGA) viene utilizzata per testare la stabilità delle materie plastiche a temperature più elevate nel loro intervallo operativo.
L'analisi meccanica dinamica (DMA) può essere utilizzata per prevedere le prestazioni a lungo termine a temperatura ambiente o a temperature più elevate.
Glistudi reologici aiutano a determinare le proprietà ideali delle materie plastiche da utilizzare nelle batterie. Analizzando il comportamento di flusso dei materiali, è possibile caratterizzare la viscosità, l'elasticità e la plasticità delle materie plastiche. Ad esempio, la viscosità è essenziale nello sviluppo di rivestimenti per elettrodi, in quanto influisce sull'uniformità di applicazione del rivestimento e sulla sua aderenza.
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