Ważenie laboratoryjne w branży akumulatorów litowo-jonowych

Akumulatory litowo-jonowe (ang. Lithium-ion battery, LIB) uznano za przełomową technologię o ogromnym potencjale ograniczenia zmian klimatycznych i stosowania bardziej zrównoważonych rozwiązań w przyszłości. Głównym powodem rosnącego globalnego popytu na akumulatory tego typu są stacjonarne magazyny energii i pojazdy elektryczne.

Akumulatory LIB otwierają możliwość wsparcia większego zrównoważenia energetycznego. Wykorzystanie ich potencjału trwałości, pojemności i stabilności zapewnia przewagę nad konkurencją niezbędną do produkcji wysokowydajnych akumulatorów. To jednak trudne zadanie, gdyż wytwarzanie i testowanie akumulatorów LIB jest żmudne i powolne ze względu na związki higroskopijne, toksyczne, łatwopalne i naładowane elektrostatycznie. Kluczowe znaczenie ma zastosowanie rozwiązań, które pozwolą sprostać tym wyzwaniom oraz zapewnić dokładne i wydajne przepływy pracy w procesie produkcyjnym.

Produkcja tanich i wydajnych baterii jest kluczowa dla popularyzacji pojazdów elektrycznych i magazynowania energii. Branża baterii litowo-jonowych (LIB) dynamicznie się rozwija, wprowadzając innowacje w anodzie, katodzie, separatorze i elektrolicie. Głównym wyzwaniem jest łatwopalny elektrolit, wrażliwy na wilgoć i powietrze, co komplikuje produkcję. Materiały muszą być chronione przed wilgocią, a wysoka cena litu i kobaltu wymaga efektywnego i precyzyjnego procesu produkcyjnego, aby ograniczyć koszty. Wagi METTLER TOLEDO, dzięki precyzyjnemu pomiarowi masy, gęstości i wilgotności, wspierają dokładne dozowanie materiałów i kontrolę jakości, usprawniając produkcję baterii.

Rozwiązania ważące dla osób LIB
Proces produkcji baterii litowo-jonowych obejmuje przygotowanie i montaż elektrod oraz ogniwa, które obejmują mieszanie, powłokowanie, suszenie, kalendowanie, suszenie próżniowe oraz separację. Ważenie kontrolne zapewnia spójną jakość poprzez weryfikację mas komponentów, natomiast formułowanie wymaga precyzyjnego mieszania materiałów, aby osiągnąć pożądaną wydajność.

Niewielkie rozmiary wag laboratoryjnych METTLER TOLEDO zapewniają więcej miejsca w zatłoczonych obszarach roboczych. Kompaktowa konstrukcja pozwala na umieszczenie ich w niemal każdym laboratorium lub zakładzie produkcyjnym. Funkcje ułatwiające czyszczenie, takie jak łatwy demontaż oraz montaż osłony przeciwwiatrowej z obudowy wagi za pomocą systemu QuickLock, sprawiają, że model MX jest nie tylko łatwiejszy do czyszczenia, ale także łatwiejszy do transportu w zamkniętych przestrzeniach.

Gdy przestrzeń staje się zbyt zatłoczona i konieczne jest przeniesienie wagi, wbudowana funkcja LevelControl wyświetla ostrzeżenie, gdy waga nie jest dobrze wypoziomowana. Wyświetlane na ekranie wskazówki pomagają wypoziomować wagę w ciągu kilku sekund. W przypadku trudno dostępnych przestrzeni modele MX i MR oferują również bezprzewodowe połączenie przez Bluetooth, ułatwiające transfer danych.

Rozwiązania antystatyczne dla środowisk naładowanych
Ze względu na wysoką wrażliwość na wodę katody, anody i elektrolitu, laboratoria LIB zwykle pracują przy niskiej wilgotności, a formułowania często przeprowadza się w skrytkach lub w schowkach. Warunki te sprzyjają powstawaniu ładunków elektrostatycznych na materiałach, sprzęcie i personelu, co utrudnia proces ważenia i powoduje jego niedokładność. Ładunki elektrostatyczne wywierają siły na materiał i szalkę wagową, fałszując wynik ważenia. Funkcja StaticDetect w wagach METTLER TOLEDO Excellence ostrzega użytkownika o ładunku i oblicza prawidłową masę, zapewniając dokładne i precyzyjne wyniki nawet przy niewielkich ładunkach elektrostatycznych. Jeśli ładunki elektrostatyczne są zbyt silne lub zakłócają proces ważenia, oferujemy rozwiązania antystatyczne dla każdego typu wagi i indywidualnych potrzeb. Zestawy antystatyczne generują ładunek dodatni lub ujemny, który neutralizuje ładunki elektrostatyczne próbek. Aby dowiedzieć się więcej, zobacz webinar na żądanie „Jak ładunki elektrostatyczne wpływają na dokładność ważenia".

Synteza elektrod oraz analiza zawartości wody/wilgoci
Aby zwiększyć wydajność akumulatorów litowo-jonowych, zarówno środowisko akademickie, jak i przemysłowe intensyfikują badania rynkowe dotyczące przygotowania zawiesiny do elektrod i składu elektrolitu, ponieważ stanowią one znaczną część czasu i kosztów produkcji. W szczególności proces suszenia powlekanej katody może trwać kilka dni ze względu na wysoką temperaturę wrzenia roztworu zawiesiny. Ponadto zawiesina anodowa o wysokiej zawartości wody może prowadzić do niepożądanej grubości powłoki, dlatego sprawdzenie zawartości wilgoci przed procesem powlekania ma kluczowe znaczenie.

Określanie zawartości wilgoci poprzez utratę masy ciała podczas podgrzewania, może być wykonane za pomocą analitycznej wagi METTLER TOLEDO MX. Nasze wagi Advanced Level oferują szeroki zakres zastosowań z siatką.

Gdy czas potrzebny do określenia zawartości wilgoci jest ważny, jak w produkcji LIB, wagosuszarki halogenowe są najlepszym wyborem, aby dostarczyć wyniki w kilka minut. Metoda analizy zawartości wilgoci łączy zarówno kroki podgrzewania, jak i ważenia w jednym urządzeniu. Aby dowiedzieć się więcej o tym, jak analizatory wilgoci halogenowej METTLER TOLEDO pomagają zapewnić stałą jakość LIB, przeczytaj naszą notę aplikacyjną "Pomiar wilgoci w akumulatorach litowo-jonowych".

Powstałe anody i katody muszą być wolne od wody ze względu na rozkład elektrolitu podczas reakcji z wodą. Określenie zawartości wody w elektrodach, która powinna znajdować się w niższym zakresie ppm, jest kluczowe dla utrzymania kontroli jakości. Titratory Karla Fischera mogą określać zawartość wody w elektrodach stałych przez wyciąganie w fazie gazowej oraz zawartość wody w elektrolitach poprzez bezpośrednie wtryski. Aby dowiedzieć się więcej o wodzie i fluorowodorze, proszę przeczytać nasze "Testowanie elektrolitów, katod i anody pod kątem H2O".

Dowiedz się więcej w nocie aplikacyjnej