Pruebas de baterías y materiales de batería

¿Qué proporciona energía a su mundo?

Las baterías, también denominadas pilas, en especial cuando son pequeñas, han proporcionado energía a la vida a nuestro alrededor durante años, desde productos para el hogar hasta dispositivos médicos que salvan vidas, e incluso nuestros juguetes favoritos cuando éramos niños. Hoy en día, las baterías tienen más aplicaciones que nunca, lo cual influye en un aumento de la investigación para explorar cómo se pueden usar para proporcionar energía a nuestro futuro de manera sustentable.

¿Cómo funciona una batería?

Una batería de iones de litio tiene cuatro componentes principales: cátodo, ánodo, separador y electrolito. En una batería en funcionamiento, los iones de litio fluyen del ánodo al cátodo durante la descarga. Durante la recarga los iones de litio fluyen en sentido inverso. Cada celda de batería individual emite solo una cantidad limitada de energía y, a menudo, se combina con otras celdas para formar paquetes de baterías. A su vez, los paquetes de baterías se pueden combinar para formar módulos de baterías para aplicaciones de almacenamiento de energía que requieren salida más alta de energía, como los vehículos eléctricos y el almacenamiento en la red eléctrica. Juntos, los materiales que componen el cátodo, el ánodo, el separador y el electrolito ayudan a definir las seis características principales de rendimiento de una batería: tiempo de uso, seguridad, ciclo de vida, potencia, densidad de energía y costos.

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La fabricación de una batería: cómo elegir los materiales correctos

Un aspecto clave de la selección de los mejores materiales para cada parte de la batería, para optimizar las seis características principales de rendimiento, depende de la caracterización analítica avanzada. Uno de los parámetros más críticos en la selección de materiales es la tolerancia térmica, porque los materiales que componen una batería en funcionamiento deben funcionar dentro de un rango de temperatura de -20 °C a 60 °C. La técnica analítica conocida como análisis térmico es ideal para probar las tolerancias térmicas y la estabilidad de los materiales de la batería. Con el análisis térmico, es posible obtener parámetros térmicos como la temperatura de descomposición, la composición química, el grado de oxidación, la composición del solvente, la temperatura de fusión, la transición vítrea y la estabilidad de temperatura.

¿Qué técnicas analíticas son adecuadas para mi investigación?

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Cuando el análisis térmico se combina con pruebas mecánicas, es posible comprender la estabilidad dimensional de la longitud y la forma de un polímero, por ejemplo, el separador de polímero. Esta información térmica y dimensional puede ayudar a prevenir fallas en el separador y garantizar la seguridad de la batería.
Por último, cuando se trata de ensamblar los materiales durante la fabricación, a menudo se requiere trabajar con lodos de partículas sólidas, aglutinantes y solventes. En esta etapa, la reología brinda información crucial acerca de los lodos de batería en cada etapa de fabricación, incluso el almacenamiento, la mezcla, el revestimiento y el secado. Una medición del perfil reológico puede ayudar a asegurar un revestimiento uniforme y sin defectos que conduce a la producción de electrodos consistentes y de alta calidad con alta repetibilidad de un lote a otro y tasas bajas de desechos.
Independientemente de si su objetivo es crear una batería de mayor rendimiento con menos impacto medioambiental o desarrollar una batería nueva al utilizar materiales más sostenibles, el conocimiento de las propiedades térmicas, reológicas, calorimétricas y mecánicas de los materiales en los componentes principales de su batería es clave para su éxito. Waters-TA Instruments proporciona a los principales investigadores de baterías las herramientas de caracterización analítica avanzada necesarias para desarrollar una tecnología de batería de mayor rendimiento y más segura. Póngase en contacto con nosotros hoy para comenzar a diseñar su flujo de trabajo personal para el éxito.