EC-MS Premium - analizar gases de batería
ANALIZA LOS GASES DE BATERÍAS SIN ESFUERZO PARA LA INVESTIGACIÓN Y EL DESARROLLO DE BATERÍAS
Análisis en tiempo real
El EC-MS Premium le brinda la capacidad de determinar el origen y la naturaleza de la evolución del gas, lo que permite una mejor comprensión de la formación de la interfase de electrolitos sólidos y la degradación de electrodos y electrolitos. Esto acelera el desarrollo de baterías nuevas y más seguras con un plazo de comercialización más corto.
El empleo de espectrometría de masas electroquímica facilita el análisis en tiempo real de la producción de gas en estudios de baterías. Esta técnica permite a los investigadores, especialmente de I+D, analizar los gases de las baterías e identificar la fuente y las características de las emisiones de gases, mejorando la comprensión de cómo se forma la interfase de electrolitos sólidos y se produce la descomposición de electrodos y electrolitos. En consecuencia, esta información acelera la creación de tecnologías de baterías más nuevas y seguras, lo que reduce el tiempo antes de que puedan comercializarse.
Totalmente cuantificable
Colección completa de productos y calibración precisa
Sensibilidad excepcional
Mida la desorción de 0,5‰ de un monocapa en 0,5 segundos
Datos continuos
Muestreo de pequeño volumen permite la recopilación de datos ininterrumpida
¿Interesado?
No dude en ponerse en contacto con nosotros para solicitar un presupuesto o solicitar una demostración interna de nuestro producto.
Acelerar la investigación sobre baterías
Para acelerar el desarrollo de baterías mejores y más seguras, el EC-MS Premium ayuda a determinar la naturaleza y el origen de la evolución del gas. Facilita una comprensión más profunda de la formación de la interfase de electrolito sólido (SEI) y una comprensión de la degradación de electrodos y electrolitos.
La combinación de electroquímica (EC) y espectrometría de masas (MS) proporciona una potente herramienta para analizar la formación de productos en baterías. A través de un chip de membrana de entrada optimizado con un microcapilar integrado, Spectro Inlets ofrece un sistema único para acoplar el entorno ambiental de la batería con las condiciones de vacío de MS. Esta solución permite el transporte continuo de volátiles al espectrómetro de masas al tiempo que inhibe la evaporación de electrolitos.
Ventajas
En tiempo real y totalmente cuantificable
Sensibilidad sin precedentes
Módulo de transferencia para transferencia de muestras inertes desde guantera
Control de temperatura de la celda (15-70 °C)
Solución llave en mano con software integrado
Evaporación de electrolitos insignificante que permite pruebas de larga duración.
Desafíos para las baterías de iones de litio
❶ Altamente reactivo
Li puede reaccionar espontáneamente con
electrolitos, metales y trazas de H 2 O/O 2, etc. que reducen los iones
disponibilidad y conductividad, lo que reduce la eficiencia de la batería
y tiempo de vida
❷ Crecimiento no uniforme del SEI
formando dendritas, puede
adversamente i) aislar Li ii) expandir el volumen SEI (reduciendo
densidad de potencia) iii) crear un cortocircuito (un problema de seguridad grave)
problema) a través del material separador, consulte la figura siguiente
❸ Inestable SEI-Bildung
resultando en i) SEI adicional
crecimiento acompañado de descomposición de electrolitos y
evolución de gas ii) pasivación de Li y iii) aumento
resistencias a través de un SEI en crecimiento
La evolución de gas acompaña a todos los procesos mencionados en
cuestiones ❶ a ❸ Por lo tanto, en la línea g como análisis combinado
con adquisición de datos electroquímicos puede proporcionar batería
investigadores con información importante sobre SEI
formación, descomposición de electrolitos y el papel del
Contenido de H 2 O/O 2 en la batería. Así, el EC MS Premium
puede proporcionar información valiosa para desarrollarse mejor y
Baterías de iones de litio u otros tipos más seguras
Estos desafíos científicos resultan en estos desafíos más prácticos:
La capacidad de la batería tiene que ver fundamentalmente con la energía que una batería puede retener y liberar, siendo el aumento de esta capacidad un enfoque clave en la investigación para aumentar la densidad de energía y el tiempo de ejecución del dispositivo. Mejorar esto implica superar obstáculos como crear baterías con mayores densidades de energía para un almacenamiento más compacto y eficiente, y descubrir materiales que puedan almacenar eficientemente iones y electrones.
La vida útil refleja la durabilidad de la batería a lo largo de los ciclos de carga y descarga antes de que disminuya el rendimiento. Los desafíos incluyen la degradación del material de los electrodos, el deterioro de los electrolitos que conduce a la liberación de gases y la importancia de la gestión térmica para prolongar la eficiencia del ciclo.
La seguridad es fundamental, con riesgos como el hinchamiento de la batería debido a la evolución de gases. La investigación también aborda los riesgos de contaminación por impurezas que afectan la integridad de la batería.
El costo y la sostenibilidad son vitales para la adopción, enfrentando desafíos para encontrar materiales rentables y ecológicos y refinar la fabricación para lograr un menor impacto ambiental.
Cómo funciona
El EC-MS Premium le brinda la capacidad de determinar el origen y la naturaleza de la evolución del gas, lo que permite una mejor comprensión de la formación de la interfase de electrolito sólido (SEI) y la degradación de electrodos y electrolitos. Esto acelera el desarrollo de baterías nuevas y más seguras con un plazo de comercialización más corto. La combinación de electroquímica (EC) con espectrometría de masas (MS) proporciona una potente herramienta para analizar la formación de productos electroquímicos en baterías.
A través de un chip de membrana optimizado con microcapilar integrado, Spectro Inlets ofrece una entrada única que acopla el entorno ambiental de la batería a las condiciones de vacío del MS. La membrana hidrofóbica facilita el transporte de volátiles a MS al tiempo que inhibe la evaporación de electrolitos.
Cosas que se pueden analizar con EC-MS Premium
Escapes térmicos
La fuga térmica es una condición peligrosa en las baterías donde la generación excesiva de calor conduce a un aumento incontrolado y autosostenible de la temperatura y la presión, lo que puede provocar fallas o explosiones en la batería.
Gaseo de batería
El análisis de gases de la batería trata sobre la liberación de gases de una batería, generalmente debido a la electrólisis, lo que puede indicar sobrecarga, degradación o fallas internas.
Análisis de baterías de iones de litio
El estudio de las baterías de iones de litio centrándose en su rendimiento, mecanismos de envejecimiento y aspectos de seguridad a través de diversas técnicas analíticas.
Evolución del gas de la batería
La evolución de gas de la batería es el proceso mediante el cual se producen gases dentro de una batería, a menudo durante la carga o descarga, lo que puede afectar el rendimiento y la seguridad.
Solución de electrolitos de batería
Medio conductor dentro de las baterías que permite el flujo de iones entre el ánodo y el cátodo, esencial para el funcionamiento de la batería.
Tipos de baterías donde la investigación puede hacer uso del EC-MS Premium
- Baterías de iones de litio (Li-ion): se utilizan ampliamente en electrónica portátil, vehículos eléctricos y aplicaciones de energía renovable debido a su alta densidad de energía y longevidad. Vienen en varias químicas, incluido el óxido de litio y cobalto, el óxido de litio y manganeso, el óxido de litio, níquel, manganeso y cobalto (NMC) y el óxido de litio, níquel y cobalto y aluminio (NCA).
- Baterías de fosfato de hierro y litio (LiFePO4).
- Baterías de níquel-metal hidruro (NiMH).
- Baterías de Níquel-Cadmio (NiCd).
- Baterías de plomo ácido.
- Baterías de iones de sodio.
- Baterías de flujo.
Publicaciones sobre investigación de baterías y espectrometría de masas electroquímica
Daisy B. Thornton, Bethan J. V. Davies, Soren B. Scott, Ainara Aguadero, Mary P. Ryan, Ifan E. L. Stephens (2023).
Probing Degradation in Lithium Ion Batteries with On-Chip Electrochemistry Mass Spectrometry
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202315357
Angewandte Chemie, International Edition, e202315357, A Journal of the German Chemical Society
Roy, K., Rana, A., Heil, J. N., Tackett, B. M., & Dick, J. E. (2024). For Zinc Metal Batteries, How Many Electrons go to Hydrogen Evolution? An Electrochemical Mass Spectrometry Study. doi:10.1002/anie.202319010
Angewandte Chemie International Edition, e202319010.
Relacionado con la investigación EC-MS Premium para baterías
Conferencias sobre investigación de baterías a las que asistimos:
Faraday Institution Conference 2024, 10-12 de septiembre, Newcastle (Reino Unido)
Conózcanos y nuestra exposición en la conferencia.
La Conferencia de Faraday 2024 será un evento importante en el campo del almacenamiento de energía, centrándose en los avances y avances en la tecnología de baterías. Programada del 10 al 12 de septiembre de 2024 en Newcastle-Upon-Tyne, la conferencia está organizada por la Institución Faraday y la Universidad de Newcastle y destaca la evolución de la actividad de la región en la fabricación, investigación y electrificación de vehículos y baterías. Este evento es la conferencia de divulgación científica más grande y abierta de su tipo hasta la fecha y se espera que atraiga a más de 500 delegados de la academia, la industria, la formulación de políticas y los organismos de financiación del Reino Unido e internacionalmente (The Faraday Institution) (Cambridge Energy).
El tema de la conferencia, «El avance de las baterías: de la investigación a la ampliación y a la fabricación», tiene como objetivo cubrir las últimas investigaciones mundiales en tecnología de baterías, enfatizando la visibilidad de la excelencia científica del Reino Unido en almacenamiento de energía. Los participantes suelen ser del sector de investigación y desarrollo y pueden esperar múltiples sesiones paralelas, presentaciones de carteles, stands de exposición y amplias oportunidades de networking. Es una excelente oportunidad para que investigadores, científicos, ingenieros y profesionales que trabajan o estén interesados en el sector del almacenamiento de energía participen, compartan conocimientos y fomenten colaboraciones. (The Faraday Institution).
Los oradores principales incluyen figuras prominentes como el Profesor Sir Peter Bruce FRS, Científico Jefe de la Institución Faraday y Profesor Wolfson de Materiales en la Universidad de Oxford; la profesora Kristin Persson, profesora distinguida Daniel M. Tellep de ciencia e ingeniería de materiales en la Universidad de California, Berkeley; y el Profesor Shinichi Komaba, Profesor de Química Aplicada de la Universidad de Tokio (Cambridge Energy).
La conferencia solicita la presentación de resúmenes sobre diversos temas científicos, incluidos seguridad de baterías, materiales, caracterización de electrodos y baterías, modelado e ingeniería, químicas y tecnologías de próxima generación, reciclaje y reutilización, y sostenibilidad. (Cambridge Energy).
Ver más sobre nuestra tecnología (inglés)
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