提高電池的效率和安全性

差示掃描量熱法分析陰極

鋰離子電池的性能和安全性在很大程度上取決于其材料成分的質(zhì)量和特性。
可以使用LINSEIS產(chǎn)品組合和DSC，量熱計(jì)或與質(zhì)譜儀耦合等設(shè)備詳細(xì)分析陰極，陽(yáng)極，分離器和電解質(zhì)，以獲得有關(guān)存儲(chǔ)材料充放電過(guò)程中發(fā)生的過(guò)程的詳細(xì)信息。


磷酸鐵鋰（LiFePO4）陰極的TGA分析

使用TGA的一個(gè)顯著例子是對(duì)鋰離子電池中廣泛使用的正極材料磷酸鐵鋰（LiFePO4）的分析。
LiFePO4以其高熱穩(wěn)定性和安全性而聞名。在TGA分析中，LiFePO4樣品在受控的方式下加熱，以評(píng)估其熱穩(wěn)定性和組成。
在加熱過(guò)程中，測(cè)量樣品重量的變化，以獲得有關(guān)熱分解過(guò)程的信息。這些數(shù)據(jù)對(duì)于理解材料的熱性能至關(guān)重要，這對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)或固定能量存儲(chǔ)等領(lǐng)域的應(yīng)用非常重要。
TGA結(jié)果為陰極材料在工作條件下的穩(wěn)定性提供了重要的見(jiàn)解。例如，通過(guò)分析LiFePO4的分解溫度，可以得出不同工況下電池的使用壽命和安全性的結(jié)論。
這使得有針對(duì)性地優(yōu)化材料組成和電池設(shè)計(jì)，以提高電池的整體性能和安全性。因此，利用熱重分析對(duì)正極材料進(jìn)行表征是提高鋰離子電池性能和安全性重要一步。這些分析對(duì)該關(guān)鍵技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和優(yōu)化做出了重大貢獻(xiàn)。


石墨陽(yáng)極材料的STA分析

應(yīng)用該方法的一個(gè)具體實(shí)例是石墨負(fù)極材料的分析。石墨通常用于鋰離子電池，并以其有效儲(chǔ)存鋰離子的能力而聞名。
在STA中，石墨陽(yáng)極材料同時(shí)進(jìn)行差熱分析（DTA）和熱重分析（TGA）。這種綜合分析提供了有關(guān)材料在加熱過(guò)程中的熱和質(zhì)量變化反應(yīng)的有價(jià)值的信息。
DTA組件測(cè)量熱流以確定吸熱和放熱事件，而TGA記錄材料的重量損失，從而得出分解溫度和過(guò)程的結(jié)論。
這種的分析可以提供關(guān)于陽(yáng)極材料在不同操作條件下穩(wěn)定性的關(guān)鍵信息。例如，確定石墨開(kāi)始氧化的溫度可以優(yōu)化電池管理系統(tǒng)，以避免過(guò)熱并延長(zhǎng)電池的使用壽命。
此外，通過(guò)分析石墨在鋰離子插入過(guò)程中的熱膨脹和收縮，可以深入了解材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及其對(duì)循環(huán)穩(wěn)定性的影響。
鋰離子嵌入石墨負(fù)極材料是鋰離子沉積在石墨層之間，導(dǎo)致體積變化的過(guò)程。這種體積變化可以用膨脹法測(cè)定，膨脹法是一種測(cè)量材料長(zhǎng)度隨溫度變化的方法。
膨脹計(jì)是一種測(cè)量裝置，它記錄了鋰嵌入過(guò)程中石墨的熱膨脹和收縮，從而提供了對(duì)陽(yáng)極材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的見(jiàn)解。
同時(shí)熱分析技術(shù)用于陽(yáng)極材料的分析也是提高鋰離子電池效率和壽命的重要一步。


涂布分離膜TMA測(cè)定

熱機(jī)械分析（TMA）應(yīng)用的一個(gè)相關(guān)例子是對(duì)涂覆陶瓷顆粒的分離膜的研究。這種涂層可以通過(guò)提高熔點(diǎn)以上分離器的熔化完整性和機(jī)械堅(jiān)固性來(lái)顯著提高電池的安全性。
電池隔膜的熱力學(xué)分析（TMA）主要測(cè)量材料對(duì)溫度相關(guān)變化的物理反應(yīng)。這里的關(guān)鍵測(cè)量變量是分離器材料的膨脹或收縮（伸長(zhǎng)或收縮）作為溫度的函數(shù)。


電解質(zhì)的TGA-MS測(cè)量

熱重分析儀應(yīng)用的一個(gè)具體例子是鋰離子電池中電解質(zhì)的熱穩(wěn)定性和組成的研究。
在這種測(cè)量中，電解質(zhì)暴露在受控溫度下，以分析其熱分解和由此產(chǎn)生的重量損失。
這些數(shù)據(jù)對(duì)于了解電解質(zhì)在不同操作條件下的穩(wěn)定性特別有用。
例如，電解質(zhì)的分解溫度可以提供關(guān)于電池在沒(méi)有電解質(zhì)熱降解風(fēng)險(xiǎn)的情況下可以安全運(yùn)行的溫度的信息。電解液的熱降解是指電解液在高溫作用下分解的過(guò)程。


熱輸運(yùn)特性分析儀器（LFA、THB、PLH）

采用熱分析儀器對(duì)電池材料的熱性能進(jìn)行了分析。激光導(dǎo)熱儀（LFA），瞬態(tài)熱橋法導(dǎo)熱儀（THB）和微米薄膜導(dǎo)熱測(cè)試系統(tǒng)（PLH）。
LFA能夠測(cè)量熱導(dǎo)率和擴(kuò)散率，這對(duì)于電池組件內(nèi)的熱傳遞至關(guān)重要。
瞬態(tài)熱橋法導(dǎo)熱儀（THB）通過(guò)測(cè)量電池材料在實(shí)際工作條件下的導(dǎo)熱系數(shù)和熱阻，擴(kuò)展了熱分析的范圍。
微米薄膜導(dǎo)熱測(cè)試系統(tǒng)（PLH）是一種表征導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容的新方法。它對(duì)于熱分析和開(kāi)發(fā)熱性能的電池材料至關(guān)重要。

TIM測(cè)試儀對(duì)傳熱的重要性

熱阻導(dǎo)熱測(cè)試儀（TIM）專門(mén)用于評(píng)估電池單元和冷卻組件之間界面使用的材料。它還可以測(cè)量熱阻抗，從而優(yōu)化電池陣列的熱管理。
測(cè)量了這些材料的導(dǎo)熱性和熱阻，以確保從電池到外殼或散熱器傳熱。
TIM確定并優(yōu)化了界面材料，這對(duì)于避免電池過(guò)熱和顯著提高電池的整體性能至關(guān)重要。