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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
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(guó)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(lái)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(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)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(chǎng)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(kāi)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(guò)自動(dòng)化的熱分析解決方案，實(shí)現(xiàn)從測(cè)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(lái),。
01. 熱分析介紹
在可控程序溫度下,，測(cè)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(guó)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(cè)試種類(lèi)繁多,，耗時(shí)且成本高,，熱分析作為一種直觀簡(jiǎn)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(yǔ)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?cè)试SLi+離子在陽(yáng)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(cè)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(chē)中,，過(guò)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(cè)反應(yīng)的類(lèi)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(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題之一，它不僅影響電池的性能和壽命,，還可能帶來(lái)安全隱患,。產(chǎn)氣通常來(lái)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(cè),。
>> 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(chēng)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(cè)試：精準(zhǔn)可靠的自動(dòng)進(jìn)樣器設(shè)計(jì),，萬(wàn)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(kù)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(xiàn),，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(xiàn),，可以讓操作者在線(xiàn)核查測(cè)試的質(zhì)量。
• 自動(dòng)打印報(bào)告：可無(wú)人化操作,，測(cè)試分析完直接按照設(shè)計(jì)模板打印測(cè)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(zhuān)注于為實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)及零售業(yè)提供高質(zhì)量的稱(chēng)重,、分析測(cè)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(cè)等多個(gè)領(lǐng)域，以高精度,、可靠性和創(chuàng)新技術(shù)著稱(chēng),。
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(zhuān)業(yè)服務(wù)商,。公司致力于為生物、醫(yī)藥,、物性檢測(cè),、化工分析、食品,、工業(yè)生產(chǎn)等相關(guān)領(lǐng)域客戶(hù)提供國(guó)內(nèi)外高科技專(zhuān)業(yè)設(shè)備以及技術(shù)咨詢(xún)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(hù)提供梅特勒-托利多旗下專(zhuān)業(yè)可靠的儀器設(shè)備及耗材。