29.01.2026 by Aileen Sammler
Identifiering av batteriseparatormaterial med hjälp av TGA-FT-IR
Bortom toppar och kurvor: Applikationsinsikter från NETZSCH och Bruker
Den månatliga bloggserien med Bruker Optics - del 1: Kombinerad termisk analys och gasanalys för säkra batterimaterial.
Hur NETZSCH och Bruker möjliggör tillförlitlig materialidentifiering i litiumjonbatterier
Kombinationen av termogravimetri (TGA)med Fouriertransform infraröd spektroskopi (FT-IR) har blivit en oumbärlig analytisk teknik inom modern materialkarakterisering. Särskilt inom polymer-, kemi-, batteri- och läkemedelsindustrin används TGA-FT-IR ofta för att undersöka den termiska stabiliteten, nedbrytningsbeteendet och den kemiska naturen hos gaser som frigörs under kontrollerad uppvärmning.
Även om TGA noggrant registrerar massförändringar som en funktion av temperatur eller tid, kan den inte direkt Identify de kemiska arter som frigörs under värmebehandling. Genom att koppla ihop TGA med FT-IR kan denna begränsning övervinnas. Denna metod, som kallas Evolved Gas Analysis (EGA), gör det möjligt att identifiera flyktiga och gasformiga nedbrytningsprodukter och ger en djupare förståelse för termiska processer.
TGA-FT-IR används därför på ett brett spektrum av material, inklusive batterikomponenter, polymerer, elastomerer, farmaceutiska substanser, organiska och oorganiska ämnen. Den ger kompletterande information som inte kan erhållas enbart med termoanalytiska metoder.
I den första artikeln i vår månatliga bloggserie i samarbete med Bruker Optics illustreras dessa möjligheter med hjälp av ett exempel från forskning om litiumjonbatterier.
Varför separatoridentifiering är viktig vid batteriutveckling
Litiumjonbatterier är beroende av noggrant utformade separatormaterial för att garantera säkerhet, prestanda och långsiktig stabilitet. Dessa tunna polymermembran isolerar elektroderna elektriskt samtidigt som de tillåter Ionic transport. Även small avvikelser i separatorsammansättningen kan påverka 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, vätbarhet eller säkerhetsbeteende i händelse av missbruk.
För utvecklare, tillverkare och laboratorier för kvalitetskontroll är det därför viktigt med tillförlitlig identifiering av separatormaterial - särskilt när man jämför leverantörer, utreder fel eller validerar inkommande material.
Det är här som termogravimetrisk analys i kombination med FT-IR-spektroskopi (TGA-FT-IR) erbjuder avgörande fördelar.
TGA-FT-IR: Kombination av termisk analys och gasidentifiering
I TGA-FT-IR överförs gaser som frigörs under den termiska nedbrytningen direkt från termobalansen till en Fourier Transform Infraröd-spektrometer. Där identifieras de baserat på sina karakteristiska IR-absorptionsspektra.
Denna teknik gör det möjligt att:
- Identifiering av polymertyper (t.ex. polyeten vs. polypropen)
- Detektering av tillsatser, mjukgörare eller bearbetningsrester
- Tydlig differentiering av flerskikts- eller belagda separatorstrukturer
Applikationsexempel: Identifying Separatormaterial i litiumjonbatterier
I en nyligen genomförd studie visade NETZSCH Analyzing & Testing hur TGA-FT-IR kan användas för att Identify okända separatormaterial från litiumjonbatterier.
Med hjälp av en NETZSCH TG Libra® termobalans kopplad till en Bruker INVENIO FT-IR-spektrometer upphettades separatorprovet under kontrollerade förhållanden. De resulterande massförluststegen korrelerades med IR-spektra för de utvecklade gaserna.
Denna kombination gav en kompletterande uppsättning mätdata med minimal ansträngning:
ATR-IR-analys av de fasta proverna gav en första indikation på separatorfoliens identitet. Dessutom gav resultaten från TG-FT-IR och c-DTA, inklusive 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).smältpunkt, 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 och identifiering av de utvecklade gaserna, kompletterande information som möjliggjorde en tydlig och tillförlitlig identifiering av separatorn.
Läs mer i den fullständiga applikationsbeskrivningen
Den här bloggen belyser de viktigaste begreppen och fördelarna med separatoridentifiering med hjälp av TGA-FT-IR.
Detaljerade experimentella förhållanden, mätkurvor och datatolkning finns i den fullständiga applikationsnoten:
Från batteriforskning till kvalitetskontroll
TGA-FT-IR är inte begränsad till identifiering av separatorer. Metoden stöder:
- Felanalys vid batteriutveckling
- Inspektion av inkommande material
- Jämförelse av leverantörer eller produktionsbatcher
- Forskning om 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 och säkerhetsrelevant sönderdelningsbeteende
Genom att kombinera massförändring med kemisk identifiering får laboratorier en djupare och mer tillförlitlig förståelse av sina material.
Ett långvarigt partnerskap: NETZSCH och Bruker
Framgången för TGA-FT-IR-applikationer bygger på mer än bara instrumentering. Det är beroende av integration och erfarenhet.
NETZSCH Analyzing & Testing och Bruker Optics har samarbetat sedan 1993 och bildat ett av de äldsta partnerskapen inom kopplad termisk analys. Det som började med en första installation har utvecklats till en mogen, tätt integrerad lösning för gasanalys inom polymerer, läkemedel, kemikalier och energimaterial.
Detta samarbete säkerställer:
- Optimerade gränssnitt för gasöverföring
- Tillförlitlig synkronisering av termiska och spektroskopiska data
- Applikationsfärdiga lösningar som backas upp av decennier av gemensam expertis
Den här artikeln utgör del 1 av vår månatliga bloggserie "Beyond Peaks and Curves: Application Insights by NETZSCH and Bruker" om TGA-FT-IR. I nästa inlägg kommer vi att fokusera på att upptäcka mjukgörare i sportartiklar och leksaker.
Bli expert med våra kostnadsfria e-learningkurser
Alla NETZSCH E-Learning Basic-kurser är kostnadsfria! Innehållet skapas av våra experter på laboratoriemetoder, som delar med sig av sina personliga erfarenheter till dig. Dra nytta av flexibelt online-lärande, helt anpassat till dina utbildningsbehov!