29.01.2026 by Aileen Sammler
Identyfikacja materiałów separatorów akumulatorów za pomocą TGA-FT-IR
Poza szczytami i krzywymi: Spostrzeżenia na temat zastosowań według NETZSCH i Bruker
Miesięczna seria blogów z Bruker Optics - część 1: Połączona analiza termiczna i gazowa dla bezpiecznych materiałów akumulatorowych.
Jak NETZSCH i Bruker umożliwiają niezawodną identyfikację materiałów w bateriach litowo-jonowych
Połączenie termograwimetrii (TGA)z Spektroskopią w podczerwieni z transformacją Fouriera (FT-IR) stało się nieodzowną techniką analityczną w nowoczesnej charakteryzacji materiałów. Szczególnie w przemyśle polimerowym, chemicznym, akumulatorowym i farmaceutycznym, TGA-FT-IR jest szeroko stosowana do badania stabilności termicznej, zachowania podczas rozkładu i chemicznego charakteru gazów uwalnianych podczas kontrolowanego ogrzewania.
Chociaż TGA dokładnie rejestruje zmiany masy w funkcji temperatury lub czasu, nie może bezpośrednio Identify gatunków chemicznych uwalnianych podczas obróbki termicznej. Dzięki połączeniu TGA z FT-IR, ograniczenie to zostało przezwyciężone. Podejście to, znane jako Evolved Gas Analysis (EGA), pozwala na identyfikację lotnych i gazowych produktów rozkładu i zapewnia głębsze zrozumienie procesów termicznych.
W rezultacie TGA-FT-IR jest stosowana do szerokiej gamy materiałów, w tym komponentów baterii, polimerów, elastomerów, substancji farmaceutycznych, organicznych i nieorganicznych. Dostarcza uzupełniających informacji, których nie można uzyskać za pomocą samych metod termoanalitycznych.
W pierwszym artykule z naszej comiesięcznej serii blogów we współpracy z Bruker Optics, możliwości te zostały zilustrowane na przykładzie badań nad akumulatorami litowo-jonowymi.
Dlaczego identyfikacja separatora ma znaczenie w rozwoju baterii?
Akumulatory litowo-jonowe opierają się na starannie zaprojektowanych materiałach separujących, aby zapewnić bezpieczeństwo, wydajność i długoterminową stabilność. Te cienkie membrany polimerowe izolują elektrycznie elektrody, umożliwiając jednocześnie transport Ionic. Nawet small odchylenia w składzie separatora mogą wpływać na stabilność termiczną, zwilżalność lub bezpieczeństwo w przypadku nadużycia.
Dla deweloperów, producentów i laboratoriów kontroli jakości niezawodna identyfikacja materiałów separatorów jest zatem niezbędna - zwłaszcza przy porównywaniu dostawców, badaniu awarii lub walidacji materiałów przychodzących.
To właśnie tutaj analiza termograwimetryczna w połączeniu ze spektroskopią FT-IR (TGA-FT-IR) oferuje decydujące korzyści.
TGA-FT-IR: Połączenie analizy termicznej i identyfikacji gazów
W TGA-FT-IR gazy uwalniane podczas rozkładu termicznego są przenoszone bezpośrednio z termowagi do spektrometru podczerwieni z transformacją Fouriera. Tam są identyfikowane na podstawie ich charakterystycznych widm absorpcji w podczerwieni.
Ta technika umożliwia
- Identyfikację typów polimerów (np. polietylen vs. polipropylen)
- Wykrywanie dodatków, plastyfikatorów lub pozostałości przetwarzania
- Wyraźne rozróżnienie wielowarstwowych lub powlekanych struktur separatorów
Przykład zastosowania: Identifyw materiałach separujących w bateriach litowo-jonowych
W niedawnym badaniu, NETZSCH Analyzing & Testing zademonstrował, w jaki sposób TGA-FT-IR może być wykorzystany do Identify nieznanych materiałów separatorów z akumulatorów litowo-jonowych.
Przy użyciu wagi termicznejNETZSCH TG Libra® połączonej ze spektrometrem Bruker INVENIO FT-IR, próbka separatora została podgrzana w kontrolowanych warunkach. Uzyskane stopnie utraty masy skorelowano z widmami IR uwolnionych gazów.
Ta kombinacja zapewniła komplementarny zestaw danych pomiarowych przy minimalnym wysiłku:
Analiza ATR-IR próbek stałych zapewniła wstępne wskazanie tożsamości folii separatora. Ponadto wyniki uzyskane z TG-FT-IR i c-DTA®, w tym 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, Stabilność termicznaMateriał jest stabilny termicznie, jeśli nie ulega rozkładowi pod wpływem temperatury. Jednym ze sposobów określenia stabilności termicznej substancji jest użycie analizatora termograwimetrycznego (TGA). stabilność termiczna i identyfikacja wydzielonych gazów, dostarczyły uzupełniających informacji, umożliwiając jasną i wiarygodną identyfikację separatora.
Więcej informacji w pełnej nocie aplikacyjnej
Ten blog przedstawia kluczowe koncepcje i zalety identyfikacji separatorów za pomocą TGA-FT-IR.
Szczegółowe warunki eksperymentalne, krzywe pomiarowe i interpretacja danych są dostępne w pełnej nocie aplikacyjnej:
Od badań nad bateriami do kontroli jakości
TGA-FT-IR nie ogranicza się do identyfikacji separatorów. Metoda ta wspiera:
- Analizę uszkodzeń w rozwoju akumulatorów
- Kontrola materiałów przychodzących
- Porównanie dostawców lub partii produkcyjnych
- Badania nad stabilnością termiczną i rozkładem istotnym dla bezpieczeństwa
Łącząc zmianę masy z identyfikacją chemiczną, laboratoria zyskują głębsze i bardziej wiarygodne zrozumienie swoich materiałów.
Długotrwałe partnerstwo: NETZSCH i Bruker
Sukces aplikacji TGA-FT-IR opiera się na czymś więcej niż tylko oprzyrządowaniu. Opiera się na integracji i doświadczeniu.
NETZSCH Analyzing & Testing i Bruker Optics współpracują od 1993 roku, tworząc jedno z najdłużej działających partnerstw w dziedzinie sprzężonej analizy termicznej. To, co zaczęło się od pierwszej instalacji, przekształciło się w dojrzałe, ściśle zintegrowane rozwiązanie do analizy gazów w polimerach, farmaceutykach, chemikaliach i materiałach energetycznych.
Współpraca ta zapewnia
- Zoptymalizowane interfejsy transferu gazu
- Niezawodną synchronizację danych termicznych i spektroskopowych
- Gotowe do zastosowania rozwiązania wspierane przez dziesięciolecia wspólnej wiedzy specjalistycznej
Ten artykuł stanowi część 1 naszej comiesięcznej serii blogów "Beyond Peaks and Curves: Application Insights by NETZSCH and Bruker" na temat TGA-FT-IR. W następnym wpisie skupimy się na wykrywaniu plastyfikatorów w artykułach sportowych i zabawkach.
Zostań ekspertem dzięki naszym bezpłatnym kursom e-learningowym
Wszystkie podstawowe kursy e-learningowe NETZSCH są bezpłatne! Treść jest tworzona przez naszych ekspertów ds. metod laboratoryjnych, którzy dzielą się z Tobą swoimi osobistymi doświadczeniami. Skorzystaj z elastycznej nauki online, w pełni dostosowanej do Twoich potrzeb szkoleniowych!