08.05.2023 by Aileen Sammler
Znaczenie tworzyw sztucznych dla funkcji magazynowania energii w akumulatorach
Tworzywa sztuczne są szeroko stosowane w branży motoryzacyjnej od dziesięcioleci i są coraz częściej wykorzystywane również w akumulatorach: Od samego początku były używane jako obudowy, kable i złącza, ale wraz ze wzrostem ich wykorzystania w magazynowaniu energii, są one obecnie kluczowym elementem rozwoju e-mobilności.
Rola tworzyw sztucznych w magazynowaniu energii
Materiały i zasady konstrukcyjne stosowane w akumulatorach decydują przede wszystkim o ich funkcji magazynowania energii. Tworzywa sztuczne odgrywają tu znaczącą rolę, mimo że nie mogą być bezpośrednio wykorzystywane jako przewodniki elektryczne. Są one stosowane w konstrukcji akumulatorów jako izolatory, materiały oddzielające, obudowy i membrany elektrolitowe, przyczyniając się do zwiększenia stabilności chemicznej i żywotności baterii, a także zapewniając bezpieczną i wydajną pracę.
Jednym z przykładów są baterie litowo-jonowe, które są wykorzystywane w wielu zastosowaniach, takich jak smartfony, laptopy, pojazdy elektryczne i systemy magazynowania energii. Katody i anody akumulatorów litowo-jonowych są często powlekane tworzywem sztucznym w celu zapewnienia izolacji i długoterminowej ochrony przed niepożądanymi reakcjami chemicznymi i korozją. W sektorze mobilności wymagania koncentrują się również na stabilności termicznej.
W akumulatorach stosowane są różne tworzywa sztuczne, z których każde spełnia inne funkcje magazynowania. Poniżej przedstawiamy przegląd najważniejszych tworzyw sztucznych i ich funkcji:
Urządzenia do analizy termicznej i reometry firmy NETZSCH pomagają określić idealne właściwości tworzyw sztucznych stosowanych w bateriach
Oto kilka przykładów:
Analiza termiczna jest wykorzystywana do charakteryzowania właściwości termicznych tworzyw sztucznych, takich jak Temperatury i entalpie topnieniaEntalpia syntezy substancji, znana również jako ciepło utajone, jest miarą nakładu energii, zazwyczaj ciepła, która jest niezbędna do przekształcenia substancji ze stanu stałego w ciekły. Temperatura topnienia substancji to temperatura, w której zmienia ona stan ze stałego (krystalicznego) na ciekły (stopiony izotropowo).temperatura topnienia, Temperatura zeszkleniaPrzejście szkliste jest jedną z najważniejszych właściwości materiałów amorficznych i półkrystalicznych, np. szkieł nieorganicznych, metali amorficznych, polimerów, farmaceutyków i składników żywności itp. i opisuje obszar temperatury, w którym właściwości mechaniczne materiałów zmieniają się z twardych i kruchych na bardziej miękkie, odkształcalne lub gumowate.temperatura zeszklenia, KrystalizacjaKrystalizacja to fizyczny proces twardnienia podczas tworzenia i wzrostu kryształów. Podczas tego procesu uwalniane jest ciepło krystalizacji.krystalizacja i Przewodność cieplnaPrzewodność cieplna (λ z jednostką W/(m-K)) opisuje transport energii - w postaci ciepła - przez ciało o masie w wyniku gradientu temperatury (patrz rys. 1). Zgodnie z drugą zasadą termodynamiki, ciepło zawsze przepływa w kierunku niższej temperatury.przewodność cieplna. Na przykład Temperatury i entalpie topnieniaEntalpia syntezy substancji, znana również jako ciepło utajone, jest miarą nakładu energii, zazwyczaj ciepła, która jest niezbędna do przekształcenia substancji ze stanu stałego w ciekły. Temperatura topnienia substancji to temperatura, w której zmienia ona stan ze stałego (krystalicznego) na ciekły (stopiony izotropowo).temperatura topnienia, którą można zmierzyć za pomocą różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC), odgrywa ważną rolę w rozwoju separatorów akumulatorów. Jeśli separator topi się w wysokich temperaturach, a elektrody ulegają zwarciu, może to prowadzić do reakcji termicznej i wzrostu temperatury pracy akumulatora. Wzrost temperatury roboczej może mieć wpływ na wydajność i żywotność akumulatora poprzez przyspieszenie reakcji chemicznych w akumulatorze i przyspieszenie rozkładu elektrolitu.
Analizatermograwimetryczna (TGA ) służy do badania stabilności tworzyw sztucznych w podwyższonych temperaturach w ich zakresie roboczym.
Dynamiczna analiza mechaniczna (DMA) może być stosowana do przewidywania długoterminowej wydajności w temperaturze pokojowej lub w podwyższonych temperaturach.
Badania reologiczne pomagają określić idealne właściwości tworzyw sztucznych do stosowania w akumulatorach. Analizując zachowanie materiałów podczas płynięcia, można scharakteryzować lepkość, elastyczność i plastyczność tworzyw sztucznych. Na przykład, lepkość jest niezbędna przy opracowywaniu powłok dla elektrod, ponieważ wpływa na to, jak równomiernie powłoka jest nakładana i jak dobrze przylega.
Zastosowania baterii według NETZSCH Analyzing & Testing
Dzięki kompleksowemu portfolio produktów do analizy termicznej i reometrów firmy NETZSCH Analyzing and Testing, pomagamy w określeniu i selectwyborze idealnych materiałów do zastosowania w akumulatorze. Nasi eksperci mają wieloletnie doświadczenie i będą współpracować z Tobą, aby znaleźć odpowiednie rozwiązanie dla Twojego indywidualnego zastosowania.
