29.01.2026 by Aileen Sammler
Identificatie van separatormaterialen voor batterijen met behulp van TGA-FT-IR
Verder dan pieken en curven: Inzichten in toepassingen door NETZSCH en Bruker
De maandelijkse blogserie met Bruker Optics - Deel 1: Gecombineerde thermische analyse en gasanalyse voor veilige batterijmaterialen.
Hoe NETZSCH en Bruker betrouwbare materiaalidentificatie in lithium-ionbatterijen mogelijk maken
De combinatie van thermogravimetrie (TGA)met Fouriertransformatie-infraroodspectroscopie (FT-IR) is een onmisbare analysetechniek geworden in moderne materiaalkarakterisering. Vooral in de polymeerproducerende, chemische, batterij- en farmaceutische industrie wordt TGA-FT-IR veel gebruikt om de Thermische stabiliteitEen materiaal is thermisch stabiel als het niet ontleedt onder invloed van temperatuur. Een manier om de thermische stabiliteit van een stof te bepalen is door een TGA (thermogravimetrische analyser) te gebruiken. thermische stabiliteit, het ontledingsgedrag en de chemische aard van gassen die vrijkomen tijdens gecontroleerde verhitting te onderzoeken.
Hoewel TGA nauwkeurig massaveranderingen registreert als functie van temperatuur of tijd, kan het niet direct Identify de chemische species die vrijkomen tijdens thermische behandeling. Door TGA te koppelen aan FT-IR wordt deze beperking overwonnen. Deze aanpak, die bekend staat als Evolved Gas Analysis (EGA), maakt het mogelijk om vluchtige en gasvormige ontledingsproducten te identificeren en geeft een beter inzicht in thermische processen.
Als gevolg hiervan wordt TGA-FT-IR toegepast op een breed scala aan materialen, waaronder batterijcomponenten, polymeren, elastomeren, farmaceutische stoffen, organische en anorganische stoffen. Het levert aanvullende informatie die niet kan worden verkregen met thermoanalytische methoden alleen.
In het eerste artikel van onze maandelijkse blogserie in samenwerking met Bruker Optics, worden deze mogelijkheden geïllustreerd aan de hand van een voorbeeld uit het onderzoek naar lithium-ion batterijen.
Waarom separatoridentificatie belangrijk is bij batterijontwikkeling
Lithium-ion batterijen vertrouwen op zorgvuldig ontworpen separatormaterialen om de veiligheid, prestaties en stabiliteit op lange termijn te garanderen. Deze dunne polymeermembranen isoleren de elektrodes elektrisch en laten tegelijkertijd Ionic transport toe. Zelfs small afwijkingen in de samenstelling van de separator kunnen de Thermische stabiliteitEen materiaal is thermisch stabiel als het niet ontleedt onder invloed van temperatuur. Een manier om de thermische stabiliteit van een stof te bepalen is door een TGA (thermogravimetrische analyser) te gebruiken. thermische stabiliteit, bevochtigbaarheid of het veiligheidsgedrag bij misbruik beïnvloeden.
Voor ontwikkelaars, fabrikanten en kwaliteitscontrolelaboratoria is betrouwbare identificatie van separatormaterialen daarom essentieel - vooral bij het vergelijken van leveranciers, het onderzoeken van storingen of het valideren van binnenkomende materialen.
Dit is waar thermogravimetrische analyse in combinatie met FT-IR spectroscopie (TGA-FT-IR) beslissende voordelen biedt.
TGA-FT-IR: Combinatie van thermische analyse en gasidentificatie
Bij TGA-FT-IR worden gassen die vrijkomen bij thermische ontleding rechtstreeks vanuit de thermobalans overgebracht naar een Fourier Transform Infrarood spectrometer. Daar worden ze geïdentificeerd op basis van hun karakteristieke IR-absorptiespectra.
Deze gecombineerde techniek maakt het mogelijk
- Identificatie van polymeertypes (bijv. polyethyleen vs. polypropyleen)
- Detectie van additieven, weekmakers of verwerkingsresiduen
- Duidelijk onderscheid van meerlagige of gecoate scheidingsstructuren
Toepassingsvoorbeeld: Identifying separatormaterialen in lithium-ionbatterijen
In een recent onderzoek toonde NETZSCH Analyzing & Testing aan hoe TGA-FT-IR gebruikt kan worden om Identify onbekende separatormaterialen van lithium-ionbatterijen.
Met behulp van een NETZSCH TG Libra® thermobalans gekoppeld aan een Bruker INVENIO FT-IR spectrometer werd het separatormonster onder gecontroleerde omstandigheden verhit. De resulterende massaverliezen werden gecorreleerd met de IR-spectra van de geëvolueerde gassen.
Deze combinatie leverde een aanvullende set meetgegevens op met minimale inspanning:
ATR-IR-analyse van de vaste monsters leverde een eerste indicatie van de identiteit van de scheidingsfolie. Bovendien leverden de resultaten van TG-FT-IR en c-DTA®, waaronder het Smelttemperaturen en -getallenDe enthalpie van fusie van een stof, ook wel latente warmte genoemd, is een maat voor de energie-input, meestal warmte, die nodig is om een stof om te zetten van vaste naar vloeibare toestand. Het smeltpunt van een stof is de temperatuur waarbij de toestand verandert van vast (kristallijn) naar vloeibaar (isotroop smeltpunt).smeltpunt, de Thermische stabiliteitEen materiaal is thermisch stabiel als het niet ontleedt onder invloed van temperatuur. Een manier om de thermische stabiliteit van een stof te bepalen is door een TGA (thermogravimetrische analyser) te gebruiken. thermische stabiliteit en de identificatie van de geëvolueerde gassen, aanvullende informatie, waardoor een duidelijke en betrouwbare identificatie van de scheider mogelijk werd.
Meer informatie in de volledige toepassingsnotitie
Deze blog belicht de belangrijkste concepten en voordelen van separatoridentificatie met behulp van TGA-FT-IR.
Gedetailleerde experimentele omstandigheden, meetcurves en gegevensinterpretatie zijn beschikbaar in de volledige toepassingsnotitie:
Van batterijonderzoek tot kwaliteitscontrole
TGA-FT-IR is niet beperkt tot separatoridentificatie. De methode ondersteunt:
- Foutenanalyse in batterijontwikkeling
- Inspectie van binnenkomend materiaal
- Vergelijking van leveranciers of productiebatches
- Onderzoek naar de Thermische stabiliteitEen materiaal is thermisch stabiel als het niet ontleedt onder invloed van temperatuur. Een manier om de thermische stabiliteit van een stof te bepalen is door een TGA (thermogravimetrische analyser) te gebruiken. thermische stabiliteit en veiligheidsrelevant ontledingsgedrag
Door massaverandering te combineren met chemische identificatie krijgen laboratoria een dieper, betrouwbaarder inzicht in hun materialen.
Een langdurig partnerschap: NETZSCH en Bruker
Het succes van TGA-FT-IR toepassingen is gebaseerd op meer dan alleen instrumentatie. Het steunt op integratie en ervaring.
NETZSCH Analyzing & Testing en Bruker Optics werken al sinds 1993 samen en vormen een van de langst bestaande partnerschappen op het gebied van gekoppelde thermische analyse. Wat begon met een eerste installatie is geëvolueerd tot een volwassen, strak geïntegreerde oplossing voor geëvolueerde gasanalyse in polymeren, farmaceutica, chemicaliën en energiematerialen.
Deze samenwerking zorgt voor:
- Geoptimaliseerde interfaces voor gasoverdracht
- Betrouwbare synchronisatie van thermische en spectroscopische gegevens
- Toepassingsklare oplossingen ondersteund door tientallen jaren gezamenlijke expertise
Dit artikel is deel 1 van onze maandelijkse blogreeks "Voorbij pieken en curven: Application Insights by NETZSCH and Bruker" over TGA-FT-IR. In het volgende artikel zullen we ons richten op het detecteren van weekmakers in sportartikelen en speelgoed.
Word een expert met onze gratis cursussen
Alle NETZSCH E-Learning Basiscursussen zijn gratis! De inhoud is gemaakt door onze experts op het gebied van laboratoriummethoden, die hun persoonlijke ervaringen met jou delen. Profiteer van flexibel online leren, volledig aangepast aan jouw trainingsbehoeften!