NETZSCH 分析装置による負極製造におけるタール材料の役割の理解

高性能電池用黒鉛負極材の製造において、タールは重要な役割を果たしている。高温での熱分解中にタールは炭化し、負極粒子の形成を助ける。タールの軟化点は、材料が十分に液化して複合材料中に均質に分布する温度範囲を決定する。

黒鉛負極製造におけるタールの重要性

高性能電池用黒鉛負極材の製造において、タールは重要な役割を果たしている。高温での熱分解中にタールは炭化し、負極粒子の形成を助ける。タールの軟化点は、材料が十分に液化して複合材料中に均質に分布する温度範囲を決定する。軟化点が高ければ高いほど、負極の性能にとって重要な均一なコーティングが可能になる。熱処理後、炭素質残渣は構造的に安定したままであり、高温用途で重要な要素である本質的な熱抵抗と化学抵抗を保持します。

NETZSCH熱重量測定（TGまたは熱重量分析、TGA）や示差走査熱量測定（DSC）などの熱分析法は、陽極製造におけるさまざまな種類のタールの適合性を評価するために使用できます。

実験的アプローチタール材料の熱分析

熱重量測定にはNETZSCH TG 309Libra を、相転移および軟化点測定にはNETZSCH DSC 300Calirisを使用し、4種類のタールを分析した。TGA実験は不活性条件下で900℃まで、その後酸化雰囲気下で1100℃まで行った。DSC測定は、タール試料のガラス転移温度とその他の熱量効果を評価するために行った。

不織布のスペシャリストであるSandler AGのロゴ。 — NETZSCH TG 309Libra サーモバランス

主な分析結果

熱重量分析（TGA）：
- タール試料の熱分解過程では、47.5%から65.5%の質量減少が見られ、有機物含有量が様々であることが示された。
- 酸化雰囲気に移行すると炭素の燃焼が始まり、試料の炭素含有量は34.4%から52.4%の間で変化した。
- 残留灰分（灰分含有量）は、試料間でほとんど差がなかった。
- 試料Aは熱安定性が最も高く、試料Bは最も低かった。

主な分析結果

2.示差走査熱量測定（DSC）：

試料B、C、Dは最初の加熱サイクルで吸熱（吸熱性）ピークが観察されたが、試料Aは発熱反応を示した。
これらの吸熱（吸熱性）は緩和によるもので、材料の熱履歴を知る手がかりとなる。
ガラス転移温度は試料によって異なり、試料Aが最も高く147℃であった。

プロフェッショナルな積層造形セットアップで製造されるグリーン3Dプリント造形物。 — NETZSCH DSC 300Caliris

負極材料選択への示唆

TGAとDSC分析を組み合わせることで、タール材料の総合的な評価が可能になり、メーカーはその熱安定性、炭素収率、ガラス転移挙動を測定することができます。この情報は、最適な原料を選択し、配合を最適化し、負極製造の一貫性を確保するために不可欠です。タールの特性を慎重に評価することで、メーカーは電池の効率と寿命を改善し、高温用途での性能向上につなげることができます。

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動的機械分析を示すグラフ。オイル、メルト、ポリマー、金属のE'とE''の値を角度δで示す。

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