Giriş
Batarya elektrolitleri enerji depolamada çok önemli bir rol oynar ve modern batarya teknolojilerinin temel bir bileşenidir. Bu maddeler elektrotlar arasında iyon akışını sağlar, bu da akünün şarj edilmesi ve boşaltılması için gereklidir. Son yıllarda, akü elektrolitleri üzerine yapılan araştırmalar, akülerin verimliliğini, güvenliğini ve ömrünü artırmaya yönelik önemli ilerlemeler kaydetmiştir. Elektrikli araçların ve yenilenebilir enerjinin artan önemiyle birlikte, elektrolitlerin anlaşılması ve geliştirilmesi sürdürülebilir bir enerji geleceğinin merkezinde yer almaktadır.
Bununla birlikte, aşırı ısınma veya Termal kaçakIsıl kaçak, bir kimyasal reaktörün, kimyasal reaksiyonun kendisinden kaynaklanan sıcaklık ve/veya basınç üretimi açısından kontrolden çıkması durumudur. Isıl kaçak simülasyonu genellikle hızlandırılmış hız kalorimetrisine göre bir kalorimetre cihazı kullanılarak gerçekleştirilir (ARC).termal kaçak gibi tehlikelerin dikkate alınması ve araştırılması gerekir. Termal analiz, bu malzemelerin Faz GeçişleriFaz geçişi (veya faz değişimi) terimi en yaygın olarak katı, sıvı ve gaz halleri arasındaki geçişleri tanımlamak için kullanılır. faz geçişi veya ayrışması gibi termal özellikleri hakkında fikir verir.
Çok sayıda pil elektrolitini temsil eden, yaygın olarak kullanılan lityum hekzafloroarsenat (LiAsF6), eşzamanlı termal analiz kullanılarak kalorik etkiler ve kütle değişimleri açısından incelenmiştir.
Ölçüm Koşulları
LiAsF6'nın higroskopik özellikleri nedeniyle, malzemenin su emmesini önlemek için numune argon altında glovebox içinde hazırlanmıştır. STA ölçümü de argonla temizlenmiş bir glovebox içinde gerçekleştirilmiştir. Ayrıntılı ölçüm parametreleri tablo 1'de bulunabilir.
Tablo 1: STA 449 ile araştırma için kullanılan ölçüm parametreleri Jupiter®
| Parametre | Örnek LiAsF6 |
|---|---|
| Örnek ağırlık | 12.1 mg |
| Pota | Concavus® Al, delikli kapak |
| Sensör | TGA-DSC Özgül Isı Kapasitesi (cp)Isı kapasitesi, numuneye verilen ısı miktarının ortaya çıkan sıcaklık artışına bölünmesiyle belirlenen, malzemeye özgü fiziksel bir niceliktir. Özgül ısı kapasitesi, numunenin birim kütlesiyle ilişkilidir.cp, S tipi |
| Fırın | SiC |
| Sıcaklık programı | RT ila 600°C |
| Isıtma oranı | 10 K/dak |
| Gaz atmosferi | Argon |
| Gaz akışı | 70 ml/dak |
Ölçüm Sonuçları
TGA-DSC sonuçları şekil 1'de gösterilmiştir. Kütle kaybı eğrisi %1,1 ve %81,7'lik iki adım göstermektedir. İlk kütle kaybı adımı muhtemelen nem salınımına atfedilebilir. İkinci kütle kaybı adımı LiAsF6'nın ayrışmasından kaynaklanmaktadır. DSC eğrisinden 122,8°C ve 497,7°C pik sıcaklıklara ve 25,18 J/g ve 337 J/g entalpilere sahip iki EndotermikBir örnek geçişi veya bir reaksiyon, dönüşüm için ısı gerekiyorsa endotermiktir.endotermik etki tespit edilebilir; bunlar kütle kaybı adımlarıyla ilişkilidir. Bunun yanı sıra, 265°C sıcaklıkta, LiAsF6 'nın rombohedral fazdan kübik faza değişen tersinir bir katı-katı Faz GeçişleriFaz geçişi (veya faz değişimi) terimi en yaygın olarak katı, sıvı ve gaz halleri arasındaki geçişleri tanımlamak için kullanılır. faz geçişi tanımlanabilir1.
1Gavrichev, K.S., Sharpataya, G.A., Gorbunov, V.E. ve diğerleri. Lityum Heksafloroarsenat, LiAsF6'nın Termodinamik Özellikleri ve Ayrışması. Inorganic Materials 39, 175-182 (2003). https://doi.org/10.1023/A:1022102914631
Özet
Akü elektroliti LiAsF6 'nın enerjik etkilerinin ve ayrışmasının karakterizasyonu, eşzamanlı termal analiz kullanılarak başarıyla gerçekleştirilmiştir. Örnek hazırlama ve STA ölçümünün bir glovebox içinde gerçekleştirilebilmesi sayesinde, incelenen LiAsF6 malzemesi gibi aksi takdirde çevre atmosferle reaksiyona girecek malzemeler bile başarıyla ölçülebilir. Elde edilen verilere dayanarak, LiAsF6 'nın yaklaşık 265°C'deki katı-katı faz dönüşümüne kadar kararlı kaldığı görülebilir. Malzeme 300°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda inert koşullar altında bozunmaktadır. Bu bilgi, aşırı ısınma ve Termal kaçakIsıl kaçak, bir kimyasal reaktörün, kimyasal reaksiyonun kendisinden kaynaklanan sıcaklık ve/veya basınç üretimi açısından kontrolden çıkması durumudur. Isıl kaçak simülasyonu genellikle hızlandırılmış hız kalorimetrisine göre bir kalorimetre cihazı kullanılarak gerçekleştirilir (ARC).termal kaçak gibi potansiyel tehlikelere ilişkin ek bilgi sağlar.
Tüm NETZSCH cihazları, çevresel koşullara duyarlı veya toksik özelliklere sahip malzemelerin analizine olanak tanıyan bir eldiven kutusu içinde çalıştırılabilir. Bir glovebox kullanılarak, bu tür malzemeler kontrollü koşullar altında, çevreleyen ortamdan izole edilerek işlenebilir ve analiz edilebilir. Bu, insan güvenliği sağlanırken malzeme özelliklerini koruduğu için bu koruyucu önlemler olmadan mümkün olmayacak deneysel sonuçların elde edilmesini sağlar.