提高电池的效率和安全性

差示扫描量热法分析阴极

锂离子电池的性能和安全性在很大程度上取决于其材料成分的质量和特性。
可以使用LINSEIS产品组合和DSC，量热计或与质谱仪耦合等设备详细分析阴极，阳极，分离器和电解质，以获得有关存储材料充放电过程中发生的过程的详细信息。


磷酸铁锂（LiFePO4）阴极的TGA分析

使用TGA的一个显著例子是对锂离子电池中广泛使用的正极材料磷酸铁锂（LiFePO4）的分析。
LiFePO4以其高热稳定性和安全性而闻名。在TGA分析中，LiFePO4样品在受控的方式下加热，以评估其热稳定性和组成。
在加热过程中，测量样品重量的变化，以获得有关热分解过程的信息。这些数据对于理解材料的热性能至关重要，这对于电动汽车或固定能量存储等领域的应用非常重要。
TGA结果为阴极材料在工作条件下的稳定性提供了重要的见解。例如，通过分析LiFePO4的分解温度，可以得出不同工况下电池的使用寿命和安全性的结论。
这使得有针对性地优化材料组成和电池设计，以提高电池的整体性能和安全性。因此，利用热重分析对正极材料进行表征是提高锂离子电池性能和安全性重要一步。这些分析对该关键技术的进一步发展和优化做出了重大贡献。


石墨阳极材料的STA分析

应用该方法的一个具体实例是石墨负极材料的分析。石墨通常用于锂离子电池，并以其有效储存锂离子的能力而闻名。
在STA中，石墨阳极材料同时进行差热分析（DTA）和热重分析（TGA）。这种综合分析提供了有关材料在加热过程中的热和质量变化反应的有价值的信息。
DTA组件测量热流以确定吸热和放热事件，而TGA记录材料的重量损失，从而得出分解温度和过程的结论。
这种的分析可以提供关于阳极材料在不同操作条件下稳定性的关键信息。例如，确定石墨开始氧化的温度可以优化电池管理系统，以避免过热并延长电池的使用寿命。
此外，通过分析石墨在锂离子插入过程中的热膨胀和收缩，可以深入了解材料的结构稳定性及其对循环稳定性的影响。
锂离子嵌入石墨负极材料是锂离子沉积在石墨层之间，导致体积变化的过程。这种体积变化可以用膨胀法测定，膨胀法是一种测量材料长度随温度变化的方法。
膨胀计是一种测量装置，它记录了锂嵌入过程中石墨的热膨胀和收缩，从而提供了对阳极材料结构稳定性的见解。
同时热分析技术用于阳极材料的分析也是提高锂离子电池效率和寿命的重要一步。


涂布分离膜TMA测定

热机械分析（TMA）应用的一个相关例子是对涂覆陶瓷颗粒的分离膜的研究。这种涂层可以通过提高熔点以上分离器的熔化完整性和机械坚固性来显著提高电池的安全性。
电池隔膜的热力学分析（TMA）主要测量材料对温度相关变化的物理反应。这里的关键测量变量是分离器材料的膨胀或收缩（伸长或收缩）作为温度的函数。


电解质的TGA-MS测量

热重分析仪应用的一个具体例子是锂离子电池中电解质的热稳定性和组成的研究。
在这种测量中，电解质暴露在受控温度下，以分析其热分解和由此产生的重量损失。
这些数据对于了解电解质在不同操作条件下的稳定性特别有用。
例如，电解质的分解温度可以提供关于电池在没有电解质热降解风险的情况下可以安全运行的温度的信息。电解液的热降解是指电解液在高温作用下分解的过程。


热输运特性分析仪器（LFA、THB、PLH）

采用热分析仪器对电池材料的热性能进行了分析。激光导热仪（LFA），瞬态热桥法导热仪（THB）和微米薄膜导热测试系统（PLH）。
LFA能够测量热导率和扩散率，这对于电池组件内的热传递至关重要。
瞬态热桥法导热仪（THB）通过测量电池材料在实际工作条件下的导热系数和热阻，扩展了热分析的范围。
微米薄膜导热测试系统（PLH）是一种表征导热系数和比热容的新方法。它对于热分析和开发热性能的电池材料至关重要。

TIM测试仪对传热的重要性

热阻导热测试仪（TIM）专门用于评估电池单元和冷却组件之间界面使用的材料。它还可以测量热阻抗，从而优化电池阵列的热管理。
测量了这些材料的导热性和热阻，以确保从电池到外壳或散热器传热。
TIM确定并优化了界面材料，这对于避免电池过热和显著提高电池的整体性能至关重要。