GCMS
Další informace
WebinářeO násKontaktujte násPodmínky užití
LabRulez s.r.o. Všechna práva vyhrazena. Obsah dostupný pod licencí CC BY-SA 4.0 Uveďte původ-Zachovejte licenci.

Characterization of Lithium-Ion Battery Binders

Aplikace | 2022 | ShimadzuInstrumentace
Termální analýza, FTIR Spektroskopie
Zaměření
Průmysl a chemie
Výrobce
Shimadzu

Souhrn

Význam tématu


Elektrochemické vlastnosti a životnost lithium-iontových baterií jsou výrazně ovlivněny složením a strukturní stabilitou pojiv v elektrodách. Pojiva udržují integritu povlaku aktivních materiálů, zabraňují jejich odlupování a umožňují efektivní transport iontů. S rostoucím důrazem na bezpečnost a udržitelnost baterií se prosazují vodou ředitelná pojiva místo tradičních organických rozpouštědel.

Cíle a přehled studie / článku


Studie se zaměřuje na charakterizaci tří typů pojiv používaných v lithium-iontových bateriích: sodné karboxymethylcelulózy (NaCMC), polyvinylidenfluoridu (PVDF) a styren-butadienového kaučuku (SBR). Cílem je porovnat jejich chemické složení, termální vlastnosti a stabilitu za různých podmínek pomocí FTIR, TGA a DSC metod.

Použitá metodika a instrumentace


  • FTIR: spektrometr Shimadzu IRSpirit s QATR-S ATR příslušenstvím (diamantová prizma), rozlišení 4 cm⁻¹, 45 akumulací
  • TGA/DTG: simultánní DTA-TGA Shimadzu DTG-60, rozsah 20–580 °C, 10 °C/min, atmosféra dusík nebo vzduch
  • DSC: Shimadzu DSC-60 Plus, cykly RT–200 °C––100 °C–200 °C (NaCMC/PVDF) nebo RT–100 °C––100 °C–100 °C (SBR), 20 °C/min, dusík

Hlavní výsledky a diskuse


  • FTIR potvrzuje odlišnou chemickou strukturu: PVDF ukazuje charakteristické C–F vibrace, NaCMC pásy hydroxylových skupin a SBR po usušení typické aromatické a alifatické absorpce.
  • TGA v dusíku a vzduchu stanovila teploty dekompozice: NaCMC kolem 269 °C, PVDF 398–399 °C, SBR 313 °C v dusíku a 286 °C ve vzduchu. PVDF vykazuje nejvyšší tepelnou stabilitu, NaCMC nejnižší.
  • DSC odhaluje tepelné přechody: NaCMC vykazuje odpaření vázané vody při 115 °C, PVDF Tg –38 °C, Tm 164 °C, Tc 122 °C, SBR Tg 15,7 °C.

Přínosy a praktické využití metody


  • FTIR umožňuje rychlou identifikaci typů pojiv a kontrolu čistoty vzorku.
  • TGA poskytuje klíčové informace o tepelné stabilitě, nezbytné pro definici výrobních teplot elektrody (20–90 °C).
  • DSC pomáhá stanovit sklenářský a tavení přechod pro optimalizaci formulace a zpracování elektrod.

Budoucí trendy a možnosti využití


Vývoj nových vodou rozpustných polymerních pojiv s vyšší tepelnou stabilitou a funkčními skupinami pro lepší adhezi. Integrace in situ FTIR a TGA do výrobních linek pro online kontrolu kvality. Kombinace termálních metod s chemickou analýzou pro predikci životnosti baterií.

Závěr


Charakterizace pojiv NaCMC, PVDF a SBR potvrdila, že PVDF nabízí nejvyšší tepelnou stabilitu, NaCMC je hygroskopická a SBR vykazuje střední stabilitu citlivou na prostředí. Kombinace FTIR, TGA a DSC poskytuje komplexní pohled na vlastnosti pojiv a podporuje optimalizaci formulace bateriových elektrod.

Reference


  1. Toigo C, Arbizzani C, Pettinger KH et al 2020 Study on different water based binders for Li4Ti5O12 electrodes Molecules 25(10) 2443-2452
  2. Lee S, Gendensuren B, Kim B et al 2019 Effect of emulsified polymer binders on the performance of activated carbon electrochemical double layer capacitors Korean J Chem Eng 36(11) 1940-1947
  3. Chang WJ, Lee GH, Cheon YJ et al 2019 Direct observation of CMC and SBR binder distribution in practical graphite anodes for LIBs Appl Mater Interfaces 11 41330-41337
  4. ISO 11357-2 2013 Plastics DSC Determination of glass transition temperature
  5. ISO 11357-3 2011 Plastics DSC Determination of temperature and enthalpy of melting and crystallization
  6. Courtel FM, Niketic S, Duguay D et al 2011 Water soluble binders for MCMB carbon anodes for LIBs J Power Sources 196 2128-2134
  7. Pettignano A, Charlot A, Fleury E 2019 Solvent free synthesis of amidated carboxymethyl cellulose derivatives Polymers 11 1227
  8. Nguyen T 1985 Degradation of PVF and PVDF J Macromol Sci Part C Polymer Reviews 25(2) 227-275
  9. Joint FAO WHO Expert Committee on Food Additives 2011 Compendium Of Food Additive Specifications Sodium Carboxymethyl Cellulose

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Toggle
Rechargeable Lithium-Ion Battery Evaluation
Rechargeable Lithium-Ion Battery Evaluation
2017|Shimadzu|Brožury a specifikace
Rechargeable Lithium-Ion Battery Evaluation C10G-E021A Analytical and Measuring Instruments for Rechargeable Lithium-ion Batteries Rechargeable Lithium-Ion Battery Evaluation global w430×h280 What Are Lithium-ion Rechargeable Batteries? The lithium-ion rechargeable battery is a relatively new type of battery that was first used in…
Klíčová slova
rechargeable, rechargeablelithium, lithiumelectrode, electrodebattery, batteryseparator, separatorbatteries, batteriesion, ionnegative, negativepositive, positivebinder, binderelectrolyte, electrolyteray, rayevaluation, evaluationactive, activematerial
Characterization of Biodegradable and Oxo-Biodegradable Plastic Bags
Application News No. AD-0224 DSC-60 Plus/DTG-60/ IRSpirit /Biodegradable Plastics Characterization of Biodegradable and Oxo-Biodegradable Plastic Bags ❑ Introduction Plastics are commonly made of petroleum-based polymers such as low density polyethylene (LDPE), high density polyethylene (HDPE), polypropylene (PP) and polystyrene (PS)…
Klíčová slova
biodegradable, biodegradableoxo, oxomelting, meltingstarch, starchnews, newsplastic, plasticabs, absplastics, plasticstga, tgapan, panbags, bagsdsc, dsclabelled, labelledoxidative, oxidativecrystallinitya
Guide to Lithium-ion Battery Solutions
C10G-E092 Guide to Lithium-ion Battery Solutions Table of Contents (Test / Evaluation Item) Test / Evaluation Items Test / Evaluation Items (Detail) Compression Test Instrument Micro Compression Tester MCT Material Testing Tensile Test Puncture Test Click here for Table of…
Klíčová slova
observation, observationelectrolyte, electrolyteelectrode, electrodeseparator, separatorclick, clickpage, pagemeasurement, measurementindex, indexevaluation, evaluationpurpose, purposebattery, batteryhere, heretest, testparticle, particletensile
Rechargeable Lithium-Ion Battery Evaluation ─ APPLICATION NOTEBOOK ─
C10G-E079 Analytical and Measuring Instruments for Rechargeable Lithium-ion Batteries Rechargeable Lithium-Ion Battery Evaluation ─ APPLICATION NOTEBOOK ─ Title Method Page Investigation of Thermal Properties of Lithium-Ion Battery Components Thermal Analysis 4 Carbon Measurement of Metal Powder Battery Material Total Organic…
Klíčová slova
electrode, electrodelithium, lithiumbattery, batterylipon, liponxps, xpsbatteries, batteriesmonatomic, monatomiccarbon, carbondepth, depthsurface, surfacecooling, coolingelectrolyte, electrolyteorganic, organicimaging, imagingmaterials
Další projekty
LCMS
ICPMS
Sledujte nás
Další informace
WebinářeO násKontaktujte násPodmínky užití
LabRulez s.r.o. Všechna práva vyhrazena. Obsah dostupný pod licencí CC BY-SA 4.0 Uveďte původ-Zachovejte licenci.