Applications of FTIR Throughout the Lithium Ion Battery Life Cycle

Význam tématu

Rostoucí poptávka po lithium-iontových bateriích (LIB) poháněná potřebou dekarbonizace a ukládání energie vyžaduje rychlou a spolehlivou analýzu materiálů v celém řetězci výroby a recyklace. FTIR spektroskopie poskytuje neinvazivní a přenosné řešení pro ověřování chemických struktur a složení od těžby surovin až po konečné výrobky a recyklační procesy.

Cíle a přehled studie / článku

Ukázat možnosti využití přenosného FTIR spektrometru Agilent 4300 v jednotlivých fázích hodnotového řetězce LIB. Studie demonstruje identifikaci surovin, kontrolu kvality elektrody, separátoru i elektrolytu, stejně jako aplikace ve výrobě a recyklaci.

Použitá metodika a instrumentace

Spektrometr Agilent 4300 handheld FTIR nabízí šest vyměnitelných rozhraní:

• ATR diamantové
• ATR germanium
• speculární odraz
• grazing angle
• difúzní odraz (přímo bez přípravy vzorku)
• transmisní měření

Analýzy jsou prováděny in situ bez destrukce vzorku, což šetří čas i náklady.

Hlavní výsledky a diskuse

1. Upstream

• Identifikace lithných materiálů, rud kovů a vzácných zemin
• Kontrola kvality extrakčních a rafinačních kroků

2. Midstream

• Analýza složení katod (LFP, LCO, NMC, LMO, LTO)
• Kontrola elektrolytu a separátorů (olefinové polymery, keramika)
• Vyhodnocení anódových materiálů, pojiv a přísad

3. Downstream

• Validace finálních baterií pro elektromobily, energetické úložiště, spotřební elektroniku a letectví

4. Recyklace

• Rozlišení minerálních a polymerních složek pro optimalizaci obnovy

Spektroskopie se osvědčila v rychlém a spolehlivém rozpoznání FTIR‐aktivních sloučenin v různých materiálech.

Přínosy a praktické využití metody

• Nedestruktivní a bezkontaktní měření přímo ve výrobní lince či laboratoři
• Rychlá identifikace materiálů a kvality elektrolytu
• Nižší provozní náklady díky portabilitě a minimální přípravě vzorku
• Podpora vývoje nových přísad a pokročilých materiálů

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace FTIR senzorů pro kontinuální monitorování výroby
• Využití strojového učení pro automatizované vyhodnocení spekter
• Rozšíření použití v online recyklačních procesech
• Vývoj nových měřicích rozhraní pro speciální materiály

Závěr

Přenosný FTIR spektrometr Agilent 4300 nabízí univerzální a efektivní řešení pro analýzu materiálů v celém životním cyklu lithium-iontových baterií. Jeho použití přispívá ke zrychlení výrobních a recyklačních procesů, zajištění kvality a podpoře výzkumu nových materiálů.

Použitá instrumentace

Agilent 4300 handheld FTIR spektrometr se šesti vyměnitelnými rozhraními pro ATR (diamant, germanium), speculární, grazing angle, difúzní odraz a transmisi.