08.05.2023 by Aileen Sammler
A importância dos plásticos para a função de armazenamento de energia das baterias
Os plásticos têm sido amplamente utilizados no campo automotivo há décadas e estão sendo cada vez mais empregados também em baterias: Eles têm sido usados como carcaça, cabos e conectores desde o início, mas com o aumento da utilização no armazenamento de energia, eles agora são um elemento crucial para o crescimento da mobilidade eletrônica.
O papel dos plásticos no armazenamento de energia
Os materiais e os princípios de construção usados nas baterias determinam principalmente sua função de armazenamento de energia. Os plásticos desempenham um papel importante nisso, embora não possam ser empregados diretamente como condutores elétricos. Eles são usados na construção de baterias como isolantes, materiais de separação, carcaças e membranas de eletrólitos, contribuindo para aumentar a estabilidade química e a vida útil da bateria, além de garantir um desempenho seguro e eficiente.
Um exemplo são as baterias de íon-lítio, que são usadas em diversas aplicações, como smartphones, laptops, veículos elétricos e sistemas de armazenamento de energia. Os cátodos e ânodos das baterias de íons de lítio geralmente são revestidos com plástico para garantir o isolamento e a proteção de longo prazo contra reações químicas indesejadas e corrosão. No setor de mobilidade, os requisitos também se concentram na Estabilidade térmicaUm material é termicamente estável se não se decompõe sob a influência da temperatura. Uma maneira de determinar a estabilidade térmica de uma substância é usar um TGA (analisador termogravimétrico). estabilidade térmica.
Há vários plásticos empregados em baterias, cada um cumprindo diferentes funções de armazenamento. A seguir, apresentamos uma visão geral dos plásticos mais importantes e suas funções:
Dispositivos de análise térmica e reômetros da NETZSCH ajudam a determinar as propriedades ideais dos plásticos para uso em baterias
Aqui estão alguns exemplos:
A análise térmica é usada para caracterizar as propriedades térmicas dos plásticos, como aTemperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). temperatura de fusão, a temperatura de Temperatura de transição do vidroA transição vítrea é uma das propriedades mais importantes dos materiais amorfos e semicristalinos, por exemplo, vidros inorgânicos, metais amorfos, polímeros, produtos farmacêuticos e ingredientes alimentícios etc., e descreve a região de temperatura em que as propriedades mecânicas dos materiais mudam de duras e quebradiças para mais macias, deformáveis ou emborrachadas.transição vítrea, a CristalizaçãoA cristalização é o processo físico de endurecimento durante a formação e o crescimento de cristais. Durante esse processo, o calor da cristalização é liberado.cristalização e a Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica. Por exemplo, aTemperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). temperatura de fusão, que pode ser medida por meio da calorimetria de varredura diferencial (DSC), desempenha um papel importante no desenvolvimento de separadores de bateria. Se o separador derreter em altas temperaturas e os eletrodos entrarem em curto-circuito, isso pode levar a uma reação térmica e a um aumento na temperatura de operação da bateria. Um aumento na temperatura de operação pode afetar o desempenho e a vida útil da bateria, acelerando as reações químicas dentro da bateria e acelerando a Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição do eletrólito.
A análise termogravimétrica (TGA) é usada para testar a estabilidade dos plásticos em temperaturas mais altas em sua faixa de operação.
A análise mecânica dinâmica (DMA) pode ser empregada para prever o desempenho de longo prazo em temperatura ambiente ou em temperaturas mais altas.
Os estudos reológicos ajudam a determinar as propriedades ideais dos plásticos para uso em baterias. Ao analisar o comportamento de fluxo dos materiais, é possível caracterizar a viscosidade, a elasticidade e a plasticidade dos plásticos. Por exemplo, a viscosidade é essencial no desenvolvimento de revestimentos para eletrodos, pois afeta a uniformidade com que o revestimento é aplicado e sua aderência.
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