Cible de détection
Identification des adhésifs et des matériaux séparateurs couramment utilisés dans les batteries lithium-ion
Aperçu
Les batteries au lithium utilisent du lithium métal ou un alliage de lithium comme matériau d'anode et une solution électrolytique non aqueuse. Elles présentent de nombreux avantages, tels qu'une énergie spécifique élevée, une longue durée de vie, une tension nominale élevée, un faible taux d'autodécharge, un poids léger, une grande résistance aux températures extrêmes et un faible impact environnemental. De ce fait, elles sont de plus en plus répandues et sont devenues le type de batterie le plus courant aujourd'hui. Les batteries au lithium sont principalement composées d'une cathode, d'une anode, d'un séparateur, d'un électrolyte organique et d'un boîtier.
Dans le cadre de la recherche, du développement, de la production et du contrôle qualité des batteries au lithium, une analyse qualitative est nécessaire pour les matériaux tels que les liants, les séparateurs, les électrolytes organiques et les polymères utilisés dans les cathodes et les anodes. La spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), grâce à l'empreinte spectrale infrarouge caractéristique des composés organiques, constitue une méthode optimale pour l'analyse qualitative des matériaux organiques dans les batteries au lithium.
Appareil
Spectromètre HKL-FTIR pour l'analyse des batteries lithium-ion
Application
Cathode : Analyse qualitative/quantitative des liants
Anode : Analyse qualitative/quantitative des liants
Matériau de séparation : Analyse qualitative
Autres matériaux polymères : analyse qualitative
Solution pour l'analyse des liants des batteries au lithium
1. Aperçu
Les liants couramment utilisés dans les batteries lithium-ion comprennent principalement l'alcool polyvinylique (PVA), le polytétrafluoroéthylène (PTFE), les polyoléfines (PP, PE et leurs copolymères), le fluorure de polyvinylidène (PVDF), ainsi que le caoutchouc SBR modifié, le caoutchouc fluoré, le polyuréthane et d'autres encore. Composant essentiel des électrodes des batteries lithium-ion, les liants assurent une adhésion suffisante entre les particules de matériau actif et entre le matériau actif et les collecteurs de courant pendant le fonctionnement de la batterie, tout en facilitant la formation de la couche d'interface électrolyte solide (SEI).
Le spectromètre HKL-FTIR pour l'analyse des batteries lithium-ion, équipé d'un accessoire de réflexion totale atténuée (ATR), constitue une solution idéale pour l'analyse des liants utilisés dans ces batteries. Cette méthode, qui ne nécessite aucune préparation d'échantillon, est simple à mettre en œuvre et fournit des résultats fiables, ce qui en fait un excellent choix pour l'identification des liants employés dans les batteries lithium.
2. Exemple de spectre
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Polytétrafluoroéthylène (PTFE) |
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Fluorure de polyvinylidène (PVDF) |
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Polyacrylate |
3. Analyse de l'hexafluorophosphate de lithium
L'hexafluorophosphate de lithium (LiPF₆)6Le carbone est un composant essentiel de l'électrolyte des batteries lithium-ion. Il présente une solubilité appropriée et une conductivité élevée dans divers solvants non aqueux ; il peut former une interface électrolyte solide (film SEI) adéquate avec les solvants sur l'anode en carbone ; il passive efficacement le collecteur de courant positif pour empêcher sa dissolution ; il possède une fenêtre de stabilité électrochimique relativement large et présente un bon caractère environnemental.
Pour déterminer ses pics d'absorption, l'échantillon est dispersé uniformément par broyage dans de la paraffine liquide, puis déposé sur un disque de cristal de bromure de potassium (KBr). Les résultats sont ensuite comparés au spectre de référence de l'hexafluorophosphate de lithium pour identification.
Exemple de spectre
Solution pour l'analyse des batteries au lithiummatériau séparateur
Le matériau séparateur est un film polymère spécialement conçu, doté d'une structure microporeuse qui laisse passer librement les ions lithium tout en bloquant les électrons. Actuellement, les séparateurs pour batteries au lithium sont principalement des séparateurs en polyoléfine (PP, PE, PP/PE/PP) fabriqués par étirage mécanique pour former les pores. La spectroscopie infrarouge, méthode qualitative de choix pour la caractérisation des polymères, peut être utilisée pour l'analyse qualitative des matériaux séparateurs pour batteries au lithium.
En utilisant le spectromètre HKL-FTIR pour l'analyse des batteries lithium-ion équipé d'un accessoire de réflectance totale atténuée (ATR), le matériau séparateur de la batterie au lithium peut être testé directement.
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échantillon de matériau PP |
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Échantillon de matériau PE |
