From Surface To Cell: Understanding the Lithium Ion Battery
Prezentace | | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
Li-ion baterie představují základní technologii pro ukládání energie v přenosných zařízeních, elektromobilitě a obnovitelných zdrojích. Klíčovými faktory pro jejich další rozvoj jsou bezpečnost, životnost, energetická hustota a udržitelnost.
Tento dokument poskytuje komplexní pohled na výzkum Li-ion baterií od základních materiálů až po funkční články. Cílem je popsat hlavní problémy, trendy R&D a aplikace analytických metod na různých úrovních bateriového článku.
Analytické přístupy jsou rozděleny na ex situ a in situ/operando metody:
In situ Raman odhalilo posun hlavního pásu o cca 10 cm-1 během lithia interkalace. Ex situ XPS ukázalo významnou ztrátu lithia a změny v SEI vrstvě po cyklování. IC-ICP-MS umožnilo kvantifikovat anionty (fluorid, bromid, sulfát, fosfát) v elektrolytu, zatímco IC-HRMS identifikovalo neznámé fosfátové estery s přesností do 0,2 ppm.
Diskuse ukazuje nutnost vyvažování safety, capacity, lifetime a power/speed v návrhu baterie.
Detailní charakterizace materiálů a povrchových vrstev podporuje optimalizaci složení elektrolytu, povrchových úprav elektrod a zvyšování cyklické stability. Metody pomáhají předcházet závadám, zlepšují prediktabilitu a prodlužují životnost baterií.
Vývoj vysoce rozlišených operando technik, integrace multimodálních metod (Raman+XPS+MS). Využití strojového učení pro interpretaci dat a predikci degradace. Návrh nových elektrodových materiálů a solid-state elektrolytů s vyšší bezpečností a kapacitou.
Komplexní analýza od povrchu k bunce poskytuje hlubší pochopení chemických a fyzikálních procesů v Li-ion bateriích, což je klíčové pro jejich další rozvoj a aplikace v náročných podmínkách.
Property of Argonne National Laboratory: batterytechnologyreadiness
CSID:2982799 ChemSpider
X-ray, FTIR Spektroskopie, RAMAN Spektrometrie, Elementární analýza, ICP/MS, IC-MS, IC/MS/MS, Iontová chromatografie, Mikroskopie
ZaměřeníPrůmysl a chemie, Materiálová analýza
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Li-ion baterie představují základní technologii pro ukládání energie v přenosných zařízeních, elektromobilitě a obnovitelných zdrojích. Klíčovými faktory pro jejich další rozvoj jsou bezpečnost, životnost, energetická hustota a udržitelnost.
- Snížení nákladů a environmentálního dopadu
- Zvyšování výkonu a kapacity
- Podpora globalizovaných regulačních požadavků
Cíle a přehled studie
Tento dokument poskytuje komplexní pohled na výzkum Li-ion baterií od základních materiálů až po funkční články. Cílem je popsat hlavní problémy, trendy R&D a aplikace analytických metod na různých úrovních bateriového článku.
Použitá metodika a instrumentace
Analytické přístupy jsou rozděleny na ex situ a in situ/operando metody:
- In situ Ramanova spektroskopie pro sledování interkalace lithia v grafitu
- XPS (K-Alpha+) pro povrchovou analýzu s inertní atmosférou
- IC-ICP-MS a IC-HRMS pro kvantifikaci a identifikaci aniontových a organofosfátových produktů elektrolytu
- FTIR pro organické složky a plynové emise
- ICP-OES, ICP-MS, HPLC, GC-MS pro rozbor kovových a organických degradantů
- EDS (UltraDry EDS Detector) pro morfologickou a elementární analýzu
Hlavní výsledky a diskuse
In situ Raman odhalilo posun hlavního pásu o cca 10 cm-1 během lithia interkalace. Ex situ XPS ukázalo významnou ztrátu lithia a změny v SEI vrstvě po cyklování. IC-ICP-MS umožnilo kvantifikovat anionty (fluorid, bromid, sulfát, fosfát) v elektrolytu, zatímco IC-HRMS identifikovalo neznámé fosfátové estery s přesností do 0,2 ppm.
Diskuse ukazuje nutnost vyvažování safety, capacity, lifetime a power/speed v návrhu baterie.
Přínosy a praktické využití metody
Detailní charakterizace materiálů a povrchových vrstev podporuje optimalizaci složení elektrolytu, povrchových úprav elektrod a zvyšování cyklické stability. Metody pomáhají předcházet závadám, zlepšují prediktabilitu a prodlužují životnost baterií.
Budoucí trendy a možnosti využití
Vývoj vysoce rozlišených operando technik, integrace multimodálních metod (Raman+XPS+MS). Využití strojového učení pro interpretaci dat a predikci degradace. Návrh nových elektrodových materiálů a solid-state elektrolytů s vyšší bezpečností a kapacitou.
Závěr
Komplexní analýza od povrchu k bunce poskytuje hlubší pochopení chemických a fyzikálních procesů v Li-ion bateriích, což je klíčové pro jejich další rozvoj a aplikace v náročných podmínkách.
Reference
Property of Argonne National Laboratory: batterytechnologyreadiness
CSID:2982799 ChemSpider
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Analytical Solutions for Lithium-Ion Batteries
2025|Shimadzu|Příručky
C10G-E107 —From Materials to Cells and Modules— Analytical Solutions for Lithium-Ion Batteries For a Future Enabled by Lithium-Ion Batteries Important devices in terms of achieving a carbon-free society, lithium-ion batteries (LiB) have attracted heightened interest in mobility and energy fields,…
Klíčová slova
evaluation, evaluationbattery, batteryproperties, propertieselectrode, electrodemanufacturing, manufacturinglithium, lithiumunits, unitscomponents, componentsphysical, physicalparticle, particlebatteries, batteriesbev, bevthermal, thermalphev, phevinorganic
Building Better Batteries: Raman Spectroscopy – An Essential Tool for Evaluating New Lithium Ion Battery Components
|Thermo Fisher Scientific|Prezentace
Building Better Batteries: Raman Spectroscopy – An Essential Tool for Evaluating New Lithium Ion Battery Components Robert Heintz, Ph.D. Senior Applications Specialist Thermo Fisher Scientific [email protected] Presentation Overview • Lithium-Ion Batteries • Why the interest in lithium ion batteries •…
Klíčová slova
raman, ramanlithium, lithiumgraphene, graphenespectroscopy, spectroscopybatteries, batteriesbattery, batterymaterials, materialsanode, anodecycling, cyclingint, intcarbon, carbonion, ionband, banddxr, dxrhybrid
Rechargeable Lithium-Ion Battery Evaluation ─ APPLICATION NOTEBOOK ─
2019|Shimadzu|Příručky
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
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, electrolyteactive, activeray, rayevaluation, evaluationmaterial
