Pokročilé testování materiálů pro baterie nové generace: zajištění výkonu a bezpečnosti

Přibližně před 90 lety uvedla společnost LECO na trh analyzátor uhlíku - první svého druhu, rychlý a navždy tak změnila ocelářský a hutnický průmysl. Od té doby LECO systematicky posouvá hranice analytického testování napříč širokým spektrem materiálů a průmyslových odvětví, včetně energetiky. Díky moderním pokrokům v oblasti elementární a termické analýzy dnes tisíce společností po celém světě spoléhají na řešení LECO při řešení svých analytických úloh. LECO dlouhodobě investuje značné prostředky a odborné kapacity do vývoje špičkových řešení pro různé oblasti energetického výzkumu. Ať už prostřednictvím členství ve Volta Foundation, nebo přímé spolupráce se zákazníky, společnost sleduje aktuální výzvy a potřeby odvětví a kontinuálně usiluje o poskytování optimálních analytických řešení.

Role uhlíku a síry v bateriích

Jedním z těchto řešení je řada rychlých spalovacích analyzátorů pro stanovení obsahu uhlíku a síry. V rychle se rozvíjející oblasti bateriových technologií je přesné stanovení elementárního složení zásadní pro optimalizaci výkonu a zajištění dlouhodobé stability. Mezi klíčové prvky, které ovlivňují elektrochemické vlastnosti bateriových materiálů, patří právě uhlík a síra. Uhlík, často používaný jako vodivá přísada, musí být přítomen v přesně kontrolovaném množství, aby byla zachována elektrická vodivost bez negativního dopadu na mechanickou integritu materiálu. Síra je naopak běžnou součástí pokročilých bateriových chemií, kde je její přesná kvantifikace nezbytná pro prevenci poklesu kapacity a degradace článků. Porozumění a řízení obsahu těchto prvků je zásadní pro vývoj vysoce výkonných a dlouhodobě stabilních baterií a bude klíčovým faktorem při vývoji baterií nové generace.

LECO: řada 744 - Analýza uhlíku a síry spalovací metodou

Spalovací analýza jako efektivní řešení

Nejúčinnější metodou pro stanovení obsahu uhlíku a síry v bateriových materiálech je spalovací analýza. Tato technika spočívá v oxidaci vzorku ve vysokoteplotní peci – odporové nebo indukční, v závislosti na typu materiálu a analytických požadavcích – za přítomnosti čistého kyslíku. Uhlík a síra obsažené ve vzorku se přeměňují na oxid uhličitý (CO₂) a oxid siřičitý (SO₂), které jsou následně detekovány pomocí infračervené detekce. Metoda poskytuje vysokou citlivost, přesnost a rychlost analýzy, což ji činí ideální jak pro výzkumné aplikace, tak pro rutinní kontrolu kvality. Volba mezi odporovou a indukční pecí umožňuje flexibilní práci s širokou škálou matric – od práškových materiálů až po pevné elektrody. Spalovací analýzu lze rovněž kombinovat s ICP analýzou pro komplexnější charakterizaci materiálů, přičemž samotná ICP analýza často neposkytuje spolehlivé informace o obsahu uhlíku a síry.

LECO: řada 832 - Analýza spalováním pro stanovení síry a uhlíku

Hodnocení čistoty a kvality pomocí termogravimetrické analýzy

Kromě elementární analýzy je pro posouzení celkové čistoty a kvality bateriových materiálů nezbytné hodnotit také parametry, jako je obsah vlhkosti, popela a ztráta žíháním (LOI). Tato stanovení se obvykle provádějí pomocí makro termogravimetrického analyzátoru (TGA) a poskytují cenné informace o tepelné stabilitě a složkové integritě jak primárních surovin, tak recyklovaných bateriových materiálů. Vlhkost může negativně ovlivnit elektrochemický výkon a skladovatelnost baterií, zatímco obsah popela signalizuje přítomnost anorganických nečistot. Ztráta žíháním napomáhá pochopení množství těkavých složek, které mohou mít významný vliv na bezpečnost a účinnost bateriových systémů.

LECO: TGA801 Termogravimetrická analýza vlhkosti, popela, těkavých látek a ztráty žíháním

Více se dozvíte v tomto webináři:

The Combustion Analysis Advantages over ICP

• ZÁZNAM ZDE