08.05.2023 by Aileen Sammler
Plastens betydelse för batteriers energilagringsfunktion
Plast har använts i stor utsträckning inom fordonsindustrin i årtionden och används i allt större utsträckning även i batterier: De har använts som höljen, kablar och kontakter ända från början, men med den ökade användningen inom energilagring är de nu en avgörande faktor för den ökande e-mobiliteten.
Plastens roll i energilagring
De material och konstruktionsprinciper som används i batterier avgör i första hand deras energilagringsfunktion. Plaster spelar en viktig roll i detta sammanhang, även om de inte direkt kan användas som elektriska ledare. De används i batterikonstruktionen som isolatorer, separationsmaterial, höljen och elektrolytmembran, vilket bidrar till ökad kemisk stabilitet och batteritid samt säkerställer säker och effektiv prestanda.
Ett exempel är litiumjonbatterier, som används i många olika applikationer, t.ex. smartphones, bärbara datorer, elfordon och energilagringssystem. Katoder och anoder i litiumjonbatterier är ofta belagda med plast för att säkerställa isolering och långsiktigt skydd mot oönskade kemiska reaktioner och korrosion. Inom mobilitetssektorn är kraven också inriktade på Termisk stabilitetEtt material är termiskt stabilt om det inte sönderdelas under påverkan av temperatur. Ett sätt att bestämma den termiska stabiliteten hos ett ämne är att använda en TGA (termogravimetrisk analysator). termisk stabilitet.
Det finns flera olika plaster som används i batterier och som alla har olika lagringsfunktioner. I det följande ger vi en översikt över de viktigaste plasterna och deras funktioner:
Apparater för termisk analys och reometrar från NETZSCH hjälper till att fastställa de ideala egenskaperna hos plast för användning i batterier
Här följer några exempel:
Termisk analys används för att karakterisera de termiska egenskaperna hos plaster, t.ex. Smälttemperaturer och entalpierEtt ämnes smältningsenthalpi, även kallad latent värme, är ett mått på den energitillförsel, vanligtvis värme, som krävs för att omvandla ett ämne från fast till flytande tillstånd. Ett ämnes smältpunkt är den temperatur vid vilken det ändrar tillstånd från fast (kristallin) till flytande (isotropisk smälta).smälttemperatur, glasomvandlingstemperatur, kristallisation och Termisk konduktivitetVärmekonduktivitet (λ med enheten W/(m-K)) beskriver transporten av energi - i form av värme - genom en masskropp som ett resultat av en temperaturgradient (se fig. 1). Enligt termodynamikens andra huvudsats strömmar värme alltid i riktning mot den lägre temperaturen.värmeledningsförmåga. Smälttemperaturen, som kan mätas med hjälp av DSC (Differential Scanning Calorimetry), spelar till exempel en viktig roll vid utvecklingen av batteriseparatorer. Om separatorn smälter vid höga temperaturer och elektroderna kortsluts kan detta leda till en termisk reaktion och en ökning av batteriets driftstemperatur. En ökning av driftstemperaturen kan påverka batteriets prestanda och livslängd genom att påskynda kemiska reaktioner i batteriet och påskynda nedbrytningen av elektrolyten.
Termogravimetrisk analys (TGA) används för att testa plasters stabilitet vid ökade temperaturer inom deras driftområde.
Dynamisk mekanisk analys (DMA) kan användas för att förutsäga långtidsprestanda vid rumstemperatur eller förhöjda temperaturer.
Reologiska studier hjälper till att fastställa de ideala egenskaperna hos plaster för användning i batterier. Genom att analysera materialens flödesbeteende kan plasternas viskositet, elasticitet och plasticitet karakteriseras. Viskositeten är t.ex. viktig vid utvecklingen av beläggningar för elektroder, eftersom den påverkar hur jämnt beläggningen appliceras och hur väl den fäster.
Batteriapplikationer på NETZSCH Analys & testning
Med en omfattande produktportfölj av instrument för termisk analys och reometrar från NETZSCH Analyzing and Testing hjälper vi dig att fastställa och välja de perfekta materialen för användning i ditt batteri. Våra experter har årtionden av erfarenhet och kommer att arbeta tillsammans med dig för att hitta rätt lösning för din individuella applikation.
