来自行业的见解

电池研究,生产和质量控制中的滴定

的见解从工业西蒙泰勒营销经理梅特勒-托利多公司

在这次采访中,梅特勒-托莱多公司的市场经理Simon Taylor谈到了如何通过滴定来改进电池的研究、生产和质量控制。

甚至在过去的二十年中,电池技术迅速增长,请概述您如何看到电池行业已开发和这一进展对现代社会的重要性。

在研究这次面试时,我学到了一个令人惊讶的事实,即美国 - 托马斯·达文波 - 在1835年建造了第一辆电动车(EV)!到1900年,欧洲和美国的EVS是司空见惯的,商业和消费者EVS代表道路上所有车辆的三分之一(虽然非常缓慢)。亨利福特通过引入大规模生产的气体供电的福特模型T.带来了EV的消亡。

到2020年,情况与当年的创业时代相差甚远。电动汽车的销量仅占轻型汽车总销量的几个百分点,但它们的高知名度、现代清洁形象和不断变化的清洁空气法规——尤其是在欧洲——导致了持续的、加速的两位数高增长。

我认为,市场的一个关键变化是,为了减少空气污染,中国许多主要城市决定在2016年之前禁止所有汽油驱动的“踏板车”。汽油驱动的摩托车被认为是汽车,需要更严格的规定,包括要求有驾照,这限制了对公众的使用。

中国的电动滑板车销售额占全球市场的80%以上,肯定在锂离子电池(LIB)市场方面的快速创新。Panasonic Sanyo(JP)等主要公司,CATL(现代Amperex Technology Co.Lte Cn CN),LG Chem Ltd(KR),比亚迪(HK / CN),三星(KR)和SK Innovation(KR)已经执行,或者正在计划,全球扩张来自亚太地区,以满足全球需求。

埃隆·马斯克(Elon Musk)和特斯拉(Tesla,美国)等行业先锋,以及诺斯沃特公司(Northvolt AB,瑞典)等近期备受瞩目的初创企业,都在提升锂离子技术的知名度,有可能在2030年将这几个百分点提高到50%。

许多国家现在计划禁止汽油动力汽车的销售,这“驱动”了对绿色汽车的需求,我也希望绿色化学的飞跃自然会随之而来,为许多细分市场和相关行业带来一个更清洁、更光明的未来。

图片来源:Sergii Chernov/Shutterstock.com

请概述一下滴定法在电池工业中的应用,包括研究、生产和质量控制。

通过与客户交谈,很明显滴定是确保产品质量所需的最关键分析之一。

Karl Fischer滴定用于测试从浆料开始的特定水含量,经过阳极,阴极,隔膜和电解质材料。欧洲杯足球竞彩对特定水含量的控制和测定对于确保稳定,安全和持久的电池至关重要。

有关更多信息,您可以阅读我们的白皮书锂电池成分H2O和HF的测试(mt.com)

梅特勒-托莱多提供什么滴定来支持电池行业?

我们的滴定器范围包括卡尔费歇尔滴定器,电位滴定(酸/碱),络合滴定,氧化还原和温度滴定。对于高通量要求,我们有我们的InMotion自动取样器,用于卡尔费歇尔滴定和其他应用领域。

我们的InMotion卡尔费雪烤箱自动取样器与C30S库仑滴定器相结合,是业界领先的高通量卡尔费雪测定解决方案。

对于那些需要软件解决方案的客户来说,我们的Labx软件可以简单地控制所有我们的滴定设备,以及梅特勒 - 托利多的平衡,pH,紫外线/可见分光光度计和密度和折射率系统的轻松集成,所有平台都在一个平台上。2020欧洲杯下注官网Labx很容易集成到任何生产或实验室系统中,以确保SOP遵守并满足数据处理要求。

如何是梅特勒托利多产品用于新化合物用于电池生产的研究?

虽然在早期研究中使用的LIBS生产中使用的许多相同的滴定分析是相关的,但它们不太常规地进行。我突出了来自梅特勒托莱多其他地区的一些解决方案,这对您的研发读者更相关

研发自动化化学

我们的自动化反应器和原位分析产品极大地改善了化学过程的开发周期,电池行业的具体例子如下:

  • 用ParticleTrack和EasyViewer跟踪碳的结晶和结晶和沉淀与粒径和形状分析
  • 改进您的硅氧化物合成,并监测电解质溶液的反应过程与原位反应分析,reactr,反应合成工作站EasyMax。
  • 用RC1mx测量反应量热法进行筛选、工艺开发和工艺安全

材料表征

创新的热分析解决方案,如差示扫描量热法、热重法和热力学分析,可用于测试单个电池组件的热稳定性、放热反应和焓。典型的应用包括:
  • 电极(阳极和阴极)材料的热稳定性研究欧洲杯足球竞彩
  • 抗渗透,收缩,和分离材料熔毁欧洲杯足球竞彩
  • 电解液中碳酸盐的组成及含量测定

此外,从样品管理和测量到结果的解释和验证,STARe热分析软件对材料的完整调查进行管理和欧洲杯足球竞彩控制。在软件中,所有测量方法、测量数据和校准数据以及结果的评估都存储在一个带有日期和时间戳的安全数据库中。因此,它们在任何时候都是可追踪的。不可能意外地删除或更改数据。

有关热分析的更多信息可以在此找到:www.mt.com/ta -daties.

微量称重和微型配方

研发中的许多早期电池配方是手工称重的,通常在手套箱中,或在减压或惰性气体环境下的称重柜中。这样的条件有助于在实验研究配方中保持电池材料的完整性。欧洲杯足球竞彩

梅特勒托莱多公司提供的微天平可以准确地称样品的重量小于1mg,可以在氮气和氩气大气压和减压条件下工作。

与广泛的附件,从可重新定位的终端,外部和脚开关与全软件控制,称重困难的样品手套箱比以往任何时候都更容易。

为什么像锂离子电池这样的电池在生产后保持低水平的水是重要的?卡尔·费歇尔滴定法如何帮助监测电池中的水位?

水基本上是毒性的。六氟磷酸锂(LiPF6)是一种最先进的电解质盐用于电解质,但有其缺点:即,它是不稳定的水解。电解质中痕量的水会导致氢氟酸(HF)的形成,氢氟酸会降解电极并降低电池的容量。

我们面临的挑战是控制生产中的水量,并创建精确、可重复的分析方法,在无水条件下测量低至50ppm的水量。

在电池质量控制过程中,还有哪些化合物是用滴定法进行质量检查的?

金属含量分析是锂电池性能的重要指标,无论磷酸铁锂,钴酸锂,或三元镍 - 钴 - 氯化物,金属含量是必须检查的项目。

由于电化学性能随三元材料中镍、钴、锰的比例而变化,金属含量与锂的比例——或三元金属之间的比例——对生产有很大影响。欧洲杯足球竞彩

虽然摘要利用主要用于单一金属含量的测定,滴定法是分析恒定金属含量的方法的选择。通过络合滴定法和氧化还原滴定法,可以得到三元金属的特性、单一含量和三元金属的比例。同样,磷酸铁锂的总铁含量也可以通过氧化还原滴定法在样品中进行滴定。

存在几种应用,即氢氟酸(HF)的测定,提及,碘吸收和碱含量的测定。

许多生产要求包括电池材料中的氢氧化锂和碳酸锂的控制规范。用水萃取样品后,碳酸锂和氢氧化锂溶解在水中,过滤,并通过酸碱滴定滴定两个碱基。

附加参数任选地包括通过pH或UV / VIS分光光度法测定氯化物含量,测量溶液的pH和导电性,以及电解质的直接密度测量。

请举例说明梅特勒-托莱多公司是如何在生产过程中帮助电池制造商的。

一个具体的例子是很难找到的,因为我们有这样一个多方面的仪器组合,不仅包括实验室应用,而且还包括工业应用,如称重,灌装和包装,和过程控制。

我们的仪器组合包括

  • 研发过程中的材料表征:热力学分析、热重分欧洲杯足球竞彩析、差示扫描量热分析。
  • 卤素水分分析仪,用于浆料的快速干燥损失分析
  • 用于阳极,阴极,分离器和电解质材料中特定水的测定的卡尔费歇尔滴定器。欧洲杯足球竞彩
  • 分析金属,氢氟酸和金属碳酸盐的滴定器
  • 精密和分析天平,准确和可重复称重
  • ph米,传感器和实验室的解决方案。
  • 用于计算电解质分析中溶质含量-密度曲线的密度计
  • 加气站称重自动化,检查称重,确保100%的产品控制。
  • 用于化学反应过程控制、前驱体制造和LiOH聚合监测的传感器。
  • 用于你的下游工序的台秤、地秤和车辆称重平台。

这种广泛的投资组合将梅特勒-托莱多置于一个独特的境地,我们可以为我们的客户优化许多流程,简化数据流,并通过我们的全球服务提供,确保最大限度的正常运行时间。

图片来源:Fishman64 / Shutterstock.com

梅特勒-托莱多滴定产品系列的未来是什么?

每天,我们都有数百名专家与客户讨论各种各样的应用;我们的应用程序库总是更新新的应用程序说明,电池分析也是如此。在过去的3个月里,我们发布了两份指南和许多新的应用笔记,这些都是在这次采访中提到的技术。

滴定技术已经过时了,但其应用和工作流程的可能性——如自动化、数据解决方案和改进的用户安全——在今天的现代实验室中正在迅速变化。

读者在哪里可以找到更多信息?

一个很好的起点是我们新的电池分析页面:锂离子电池生产METTLER TOLEDO

关于西蒙•泰勒

西蒙泰勒Simon于2011年加入梅特勒-托莱多英国有限公司,担任英国的销售专员,并于2012年迁往瑞士,担任全球分析平衡产品经理。2017年,西蒙加入梅特勒-托莱多分析公司,领导滴定产品营销和管理团队。

Simon在分析化学领域有超过20年的经验,从Pfizer, Sandwich的QC化学家开始,到科学仪器的销售,现在在metttler TOLEDO开发领先的分析仪器解决方案。

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引用

请在你的文章、论文或报告中使用下列格式之一来引用这篇文章:

  • 美国心理学协会

    梅特勒-托利多-滴定法。(2021年2月12日)。电池研究,生产和质量控制中的滴定。AZoM。于2021年9月14日从//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=19906检索。

  • MLA

    梅特勒-托利多-滴定法。《电池研究、生产和QC中的滴定》。AZoM.2021年9月14日。< //www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=19906 >。

  • 芝加哥

    梅特勒-托利多-滴定法。《电池研究、生产和QC中的滴定》。AZoM。//www.wireless-io.com/article.aspx?articled=19906。(访问于2021年9月14日)。

  • 哈佛大学

    梅特勒-托莱多滴定法,2021。电池研究,生产和质量控制中的滴定.viewed September 14, //www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=19906。

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