29.01.2026 by Aileen Sammler
TGA-FT-IRによるバッテリーセパレーター材料の同定
ピークとカーブを超えて：Application Insights byNETZSCH and Bruker
ブルカーオプティクスとの月刊ブログシリーズ - パート1：安全な電池材料のための熱分析とガス分析の組み合わせ。
NETZSCH とブルカーがリチウムイオン電池の信頼性の高い材料同定を可能にした方法
熱重量測定 熱重量測定(TGA)と フーリエ変換赤外分光法(FT-IR)は、現代の材料特性評価において不可欠な分析手法となっています。特に、ポリマー製造、化学、電池、製薬産業において、TGA-FT-IRは、熱安定性、分解挙動、および制御された加熱中に放出されるガスの化学的性質を調べるために広く使用されています。
TGAは温度や時間の関数としての質量変化を正確に記録しますが、熱処理中に放出される化学種を直接Identify 。TGAとFT-IRを組み合わせることで、この制限が克服されます。Evolved Gas Analysis (EGA)として知られるこのアプローチにより、揮発性およびガス状の分解生成物の同定が可能になり、熱プロセスの理解が深まります。
その結果、TGA-FT-IRは、電池部品、ポリマー、エラストマー、医薬品物質、有機物、無機物など、幅広い材料に適用されています。TGA-FT-IRは、熱分析法だけでは得られない補完的な情報を提供します。
ブルカーオプティクスとのコラボレーションによる月刊ブログシリーズの最初の記事では、リチウムイオン電池研究の例を用いて、これらの機能を説明します。
電池開発でセパレーターの識別が重要な理由
リチウムイオン電池は、安全性、性能、長期安定性を確保するため、慎重に設計されたセパレーター材料に依存している。これらの薄い高分子膜は、電極を電気的に絶縁すると同時に、Ionic 輸送を可能にします。セパレーターの組成がsmall 逸脱していても、熱安定性、濡れ性、あるいは乱用時の安全挙動に影響を及ぼす可能性がある。
開発者、メーカー、品質管理研究所にとって、信頼性の高いセパレーター材料の同定は不可欠である。
FT-IR分光法と組み合わせた熱重量分析（TGA-FT-IR）が決定的な利点を提供するのはこのような場合です。
TGA-FT-IR：熱分析とガス同定の組み合わせ
TGA-FT-IRでは、熱分解中に放出されたガスは、熱天秤から直接フーリエ変換赤外分光計に送られます。そこで、特徴的な赤外吸収スペクトルに基づいてガスが同定されます。
このハイフン技術により、以下のことが可能になります：
- ポリマーの種類の識別（ポリエチレンとポリプロピレンなど）
- 添加剤、可塑剤、加工残渣の検出
- 多層またはコーティングされたセパレーター構造の明確な識別
応用例：Identifyリチウムイオン電池におけるセパレーター材料
最近の研究で、NETZSCH Analyzing & Testing社は、TGA-FT-IRをリチウムイオン電池の未知のセパレーター材料Identify に使用できることを実証した。
NETZSCH TGLibra 熱天秤とBruker INVENIO FT-IR分光計を組み合わせ、セパレーター試料を制御された条件下で加熱した。その結果、質量損失のステップが、発生ガスのIRスペクトルと相関した。
この組み合わせにより、最小限の労力で測定データを補完することができました。
固体試料のATR-IR分析により、セパレーター箔の同一性を最初に示すことができました。さらに、融点、熱安定性、発生ガスの同定を含む、TG-FT-IR とc-DTA から得られた結果は、補完的な情報を提供し、セパレーターの明確で信頼できる同定を可能にした。
詳細はアプリケーションノート全文をご覧ください。
このブログでは、TGA-FT-IRを用いたセパレーター同定の主な概念と利点を紹介します。
詳細な実験条件、測定曲線、データの解釈については、アプリケーションノート全文をご覧ください：
電池研究から品質管理まで
TGA-FT-IRは、セパレーターの同定に限定されません。このメソッドは以下をサポートします：
- 電池開発における故障解析
- 受入材料検査
- サプライヤーまたは製造バッチの比較
- 熱安定性と安全性に関連する分解挙動の研究
質量変化と化学的同定を組み合わせることで、ラボは材料についてより深く、より信頼性の高い理解を得ることができます。
長年のパートナーシップ：NETZSCH とブルカー
TGA-FT-IRアプリケーションの成功は、単なる装置だけではありません。それは統合と経験に依存しています。
NETZSCH Analyzing&TestingとBruker Opticsは1993年以来協力関係にあり、連成熱分析において最も長いパートナーシップを形成しています。最初の設置から始まったこの提携は、ポリマー、医薬品、化学物質、エネルギー材料にわたる進化したガス分析のための、成熟した緊密に統合されたソリューションへと発展しました。
この協力により、以下のことが保証されます：
- 最適化されたガス移動インターフェース
- 熱データと分光データの信頼性の高い同期化
- 数十年にわたる共同専門知識に裏打ちされたアプリケーション対応ソリューション
この記事は、TGA-FT-IRに関する月刊ブログシリーズ「Beyond Peaks and Curves：NETZSCH and BrukerによるTGA-FT-IRのアプリケーションインサイト」です。次回は、スポーツ用品や玩具に含まれる可塑剤の検出に焦点を当てます。
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