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創(chuàng)新驅(qū)動(dòng),品質(zhì)先行 —— 梅特勒托利多熱分析技術(shù)護(hù)航鋰電產(chǎn)業(yè)新征程

發(fā)布日期:2024-07-26      瀏覽次數(shù):184

鋰電池已成為現(xiàn)代生產(chǎn)生活的重要能源,推動(dòng)著我國鋰電產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。在經(jīng)濟(jì)全球化的大潮中,鋰電行業(yè)正迎來新的轉(zhuǎn)型機(jī)遇與挑戰(zhàn)。技術(shù)創(chuàng)新與生產(chǎn)效率的提升,是確保其持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。




在當(dāng)前競爭激烈的市場環(huán)境下,鋰電制造企業(yè)需不斷優(yōu)化生產(chǎn)流程,探索新市場和創(chuàng)新高品質(zhì)產(chǎn)品是鋰電行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵方向。


梅特勒托利多熱分析提供全面的鋰電研發(fā)與制造解決方案,不僅助力新型電池的開發(fā)和嚴(yán)格的質(zhì)量保證/控制 (QA/QC) 流程,確保材料的高標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量與安全性,而且通過自動(dòng)化的熱分析解決方案,實(shí)現(xiàn)從測試到分析的高效操作流程,顯著提升生產(chǎn)效率,推動(dòng)鋰電行業(yè)的創(chuàng)新與發(fā)展,邁向更廣闊的未來。



01. 熱分析介紹

在可控程序溫度下,測試物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)隨溫度變化而變化的一系列技術(shù)。  —— 國際熱分析及量熱協(xié)會(huì) (ICTAC) 定義



1.1  差示掃描分析儀

•  DSC

•  HPDSC

•  UVDSC

•  DSC顯微系統(tǒng)

•  DSC化學(xué)發(fā)光

•  HS82/84

•  Flash DSC


1.2  熱重分析儀

•  TGA

•  TGA/DSC

•  聯(lián)用技術(shù)

1.3  熱機(jī)械分析儀

•  TMA

•  聯(lián)用技術(shù)

1.4  動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀

•  DMA 1

•  DMA/SDTA 1+

鋰電行業(yè)對(duì)材料性能的評(píng)估測試種類繁多,耗時(shí)且成本高,熱分析作為一種直觀簡便的綜合分析手段,可快速高效的幫助我們解讀材料信息。那么梅特勒托利多熱分析超越系列可以解讀出鋰電行業(yè)的哪些材料語言呢?



02. 電芯材料

2.1  正負(fù)極材料

鋰電材料中極片材料是電池的核心環(huán)節(jié),它直接影響著鋰電池的能量密度和安全性,塑造著電池的整體性能。正負(fù)極材料主要由活性材料、導(dǎo)電劑、粘合劑等組成。

  

>> DSC、TGA、TGA-DSC

•  原料質(zhì)控:正負(fù)極原材料如鈷酸鋰、石墨的質(zhì)量控制 

•  組分分析:電極片中不同成分占比、碳含量

•  結(jié)構(gòu)變化:電極材料在不同工藝下的結(jié)構(gòu)演化

•  改性研究:摻雜、包覆改性評(píng)價(jià)及配方優(yōu)化

•  熱安全性:放熱焓值

•  熱穩(wěn)定性 (不同充放電狀態(tài)):分解溫度


2.2  隔膜、電解液

鋰離子電池的隔膜、電解液對(duì)電池的性能、壽命、可靠性和安全性有著至關(guān)重要的影響。它們允許Li+離子在陽極和陰極之間快速移動(dòng),但其穩(wěn)定性也會(huì)影響電池的整體性能。


>> DSC、TGA、TMA、DMA

•  隔膜熔點(diǎn)、閉孔、破膜、分解溫度

•  隔膜熱縮溫度、收縮率

•  隔膜熱膨脹系數(shù)

•  隔膜閉孔破膜溫度

•  隔膜力學(xué)性能

•  隔膜組分分析

•  電解液熔點(diǎn)

•  電解液熱穩(wěn)定性測試



03. 電池封裝

>> DSC、TGA、TMA、DMA

•  熱效應(yīng):封裝膠粘劑的固化動(dòng)力學(xué) (反應(yīng)速率)、比熱容Cp、熔點(diǎn)

•  熱穩(wěn)定性:熱分解溫度、分解動(dòng)力學(xué)

•  尺寸穩(wěn)定性:熱膨脹、熱收縮、CTE、Tg、凝膠時(shí)間

•  力學(xué)性能:彈性模量E、剪切模量G、泊松比μ、應(yīng)力-應(yīng)變、蠕變、TTS時(shí)溫疊加



04. 電池安全管理與失效分析

使用鋰離子電池時(shí)尤其在新能源汽車中,過熱或者電池失效很極易引發(fā)爆炸等熱失控情況。熱分析的DSC及TGA逸出氣體分析是研究電池?zé)岱€(wěn)定性、放熱反應(yīng)的關(guān)鍵工具。


4.1  熱安全管理

熱分析設(shè)備可以判定電池模組是否安全,在充放電循環(huán)中是否發(fā)生反應(yīng),并且可以模擬電池?zé)崾Э厍樾?,推測反應(yīng)的類型及體系反應(yīng)動(dòng)力學(xué),例如結(jié)構(gòu)坍塌、分解或揮發(fā)、氧化、燃燒等。


>> DSC、TGA、TGA-DSC 及高壓坩堝解決方案

•  電池材料分解放熱量

•  極片與電解液的熱分解半原位模擬

•  不同充放電狀態(tài)的電池材料熱穩(wěn)定性


4.2  電池產(chǎn)氣及失效研究

電池產(chǎn)氣是鋰離子電池使用過程中常見的問題之一,它不僅影響電池的性能和壽命,還可能帶來安全隱患。產(chǎn)氣通常來源于電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng),特別是電解液的分解和電極材料與電解液之間的副反應(yīng)。梅特勒托利多擁有多種逸出氣體聯(lián)用方案,為電池產(chǎn)氣失效提供精確先進(jìn)的綜合性分析檢測。


>> TGA逸出氣體聯(lián)用技術(shù)

•  電池產(chǎn)氣分析

•  失效機(jī)理研究




05. 自動(dòng)化解決方案

梅特勒托利多熱分析解決方案不僅針對(duì)鋰電研發(fā)和質(zhì)量控制,在提高生產(chǎn)效率上也有完整的自動(dòng)化解決方案。

•  自動(dòng)稱量:LabX系統(tǒng)接入,將熱分析StaRe軟件直接與LabX-梅特勒托利多的天平軟件連接。

•  自動(dòng)測試:精準(zhǔn)可靠的自動(dòng)進(jìn)樣器設(shè)計(jì),萬能抓手還具有自動(dòng)打孔和移除坩堝蓋功能。

•  自動(dòng)分析:AIWizard™軟件功能自主評(píng)估和識(shí)別所有的熱效應(yīng),并可與參比數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索比對(duì)。

•  自動(dòng)評(píng)估處理:EvalMacro軟件選項(xiàng)可以根據(jù)重新定義的參數(shù)評(píng)估曲線,加快重復(fù)任務(wù)的速度,消除人為操作誤差。在QC方法中鏈接一條參考曲線,可以讓操作者在線核查測試的質(zhì)量。

•  自動(dòng)打印報(bào)告:可無人化操作,測試分析完直接按照設(shè)計(jì)模板打印測試數(shù)據(jù)分析報(bào)告。



* 本文轉(zhuǎn)載自「梅特勒托利多」微信公眾號(hào)





關(guān)于梅特勒-托利多:

梅特勒-托利多 (Mettler Toledo) 成立于1991年,總部位于瑞士蘇黎世,是一家精密儀器及衡器制造商和服務(wù)提供商,專注于為實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)及零售業(yè)提供高質(zhì)量的稱重、分析測量和自動(dòng)化技術(shù)解決方案。其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于化學(xué)分析、藥物研發(fā)、食品加工、環(huán)境監(jiān)測等多個(gè)領(lǐng)域,以高精度、可靠性和創(chuàng)新技術(shù)著稱。


關(guān)于上海昊擴(kuò):

上海昊擴(kuò)科學(xué)器材有限公司成立于2019年,總部位于上海,是一家實(shí)驗(yàn)室設(shè)備/耗材及分析儀器的專業(yè)服務(wù)商。公司致力于為生物、醫(yī)藥、物性檢測、化工分析、食品、工業(yè)生產(chǎn)等相關(guān)領(lǐng)域客戶提供國內(nèi)外高科技專業(yè)設(shè)備以及技術(shù)咨詢服務(wù)。作為梅特勒-托利多產(chǎn)品的授權(quán)代理商,上海昊擴(kuò)持續(xù)為客戶提供梅特勒-托利多旗下專業(yè)可靠的儀器設(shè)備及耗材。



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