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量和特性。
可以使用LINSEIS產品組合和DSC，量熱計或與質譜儀耦合等設備詳細分析陰極，陽極，分離器和電解質，以獲得有關存儲材料充放電過程中發生的過程的詳細信息。


磷酸鐵鋰（LiFePO4）陰極的TGA分析

使用TGA的一個顯著例子是對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，以評估其熱穩定性和組成。
在加熱過程中，測量樣品重量的變化，以獲得有關熱分解過程的信息。這些數據對于理解材料的熱性能至關重要，這對于電動汽車或固定能量存儲等領域的應用非常重要。
TGA結果為陰極材料在工作條件下的穩定性提供了重要的見解。例如，通過分析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論。
這使得有針對性地優化材料組成和電池設計，以提高電池的整體性能和安全性。因此，利用熱重分析對正極材料進行表征是提高鋰離子電池性能和安全性重要一步。這些分析對該關鍵技術的進一步發展和優化做出了重大貢獻。


石墨陽極材料的STA分析

應用該方法的一個具體實例是石墨負極材料的分析。石墨通常用于鋰離子電池，并以其有效儲存鋰離子的能力而聞名。
在STA中，石墨陽極材料同時進行差熱分析（DTA）和熱重分析（TGA）。這種綜合分析提供了有關材料在加熱過程中的熱和質量變化反應的有價值的信息。
DTA組件測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程的結論。
這種的分析可以提供關于陽極材料在不同操作條件下穩定性的關鍵信息。例如，確定石墨開始氧化的溫度可以優化電池管理系統，以避免過熱并延長電池的使用壽命。
此外，通過分析石墨在鋰離子插入過程中的熱膨脹和收縮，可以深入了解材料的結構穩定性及其對循環穩定性的影響。
鋰離子嵌入石墨負極材料是鋰離子沉積在石墨層之間，導致體積變化的過程。這種體積變化可以用膨脹法測定，膨脹法是一種測量材料長度隨溫度變化的方法。
膨脹計是一種測量裝置，它記錄了鋰嵌入過程中石墨的熱膨脹和收縮，從而提供了對陽極材料結構穩定性的見解。
同時熱分析技術用于陽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測定

熱機械分析（TMA）應用的一個相關例子是對涂覆陶瓷顆粒的分離膜的研究。這種涂層可以通過提高熔點以上分離器的熔化完整性和機械堅固性來顯著提高電池的安全性。
電池隔膜的熱力學分析（TMA）主要測量材料對溫度相關變化的物理反應。這里的關鍵測量變量是分離器材料的膨脹或收縮（伸長或收縮）作為溫度的函數。


電解質的TGA-MS測量

熱重分析儀應用的一個具體例子是鋰離子電池中電解質的熱穩定性和組成的研究。
在這種測量中，電解質暴露在受控溫度下，以分析其熱分解和由此產生的重量損失。
這些數據對于了解電解質在不同操作條件下的穩定性特別有用。
例如，電解質的分解溫度可以提供關于電池在沒有電解質熱降解風險的情況下可以安全運行的溫度的信息。電解液的熱降解是指電解液在高溫作用下分解的過程。


熱輸運特性分析儀器（LFA、THB、PLH）

采用熱分析儀器對電池材料的熱性能進行了分析。激光導熱儀（LFA），瞬態熱橋法導熱儀（THB）和微米薄膜導熱測試系統（PLH）。
LFA能夠測量熱導率和擴散率，這對于電池組件內的熱傳遞至關重要。
瞬態熱橋法導熱儀（THB）通過測量電池材料在實際工作條件下的導熱系數和熱阻，擴展了熱分析的范圍。
微米薄膜導熱測試系統（PLH）是一種表征導熱系數和比熱容的新方法。它對于熱分析和開發熱性能的電池材料至關重要。

TIM測試儀對傳熱的重要性

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