EC-MS Premium - analyser les gaz de la batterie
Analysez les gaz des batteries sans effort pour la recherche et le développement des batteries
Analyse en temps réel
L’EC-MS Premium vous donne la possibilité de déterminer l’origine et la nature du dégagement de gaz, permettant une meilleure compréhension de la formation de l’interphase électrolytique solide et de la dégradation des électrodes et des électrolytes. Cela accélère le développement de nouvelles batteries plus sûres avec un délai de commercialisation plus court.
L’utilisation de la spectrométrie de masse électrochimique facilite l’analyse en temps réel de la production de gaz dans les études sur les batteries. Cette technique permet aux chercheurs, notamment en recherche et développement, d’analyser les gaz des batteries et d’identifier la source et les caractéristiques des émissions de gaz, améliorant ainsi la compréhension de la formation de l’interphase électrolytique solide et de la dégradation des électrodes et des électrolytes. Par conséquent, ces connaissances accélèrent la création de technologies de batteries plus récentes et plus sûres, réduisant ainsi le délai avant leur mise sur le marché.
Entièrement quantifiable
Collection complète de produits et calibrage précis
Sensibilité exceptionnelle
Mesurer la désorption de 0,5‰ d'un monocouche en 0,5 seconde
Données continues
Échantillonnage de petits volumes permet une collecte de données ininterrompue
Intéressé?
N’hésitez pas à nous contacter pour un devis ou un entretien et présentation de notre produit
Accélérez la recherche sur les batteries
Pour accélérer le développement de batteries lithium-ion meilleures et plus sûres, l’EC-MS Premium aide à déterminer la nature et l’origine des dégagements de gaz. Il facilite une compréhension plus approfondie de la formation de l’interphase électrolytique solide (SEI) et un aperçu de la dégradation des électrodes et des électrolytes.
La combinaison de l’électrochimie (EC) et de la spectrométrie de masse (MS) constitue un outil puissant pour analyser la formation de produits dans les batteries. Via une puce de membrane d’entrée optimisée avec un microcapillaire intégré, Spectro Inlets offre un système unique pour coupler l’environnement ambiant de la batterie aux conditions de vide de MS. Cette solution permet le transport continu des substances volatiles vers le spectromètre de masse tout en inhibant l’évaporation de l’électrolyte.
Advantages
En temps réel et entièrement quantifiable
Une sensibilité sans précédent
Module de transfert pour le transfert d'échantillons inertes depuis la boîte à gants
Contrôle de la température de la cellule (15-70 °C)
Solution clé en main avec logiciel intégré
Évaporation négligeable de l'électrolyte permettant un test de longue durée
Les défis des batteries Li-ion
❶ Très réactif
Li peut réagir spontanément avec
électrolytes, métaux et traces de H 2 O/O 2, etc. réduisant les ions
disponibilité et conductivité, réduisant l’efficacité de la batterie
et durée de vie
❷ Croissance non uniforme du SEI
formant des dendrites, peut
négativement i) isoler Li ii) augmenter le volume SEI (abaissement
densité de puissance) iii) créer un court-circuit (un problème de sécurité
problème) à travers le matériau séparateur, voir la figure ci-dessous
❸ Image SEI instable
ce qui entraîne i) un SEI supplémentaire
croissance accompagnée d’une décomposition de l’électrolyte et
dégagement de gaz ii) passivation du Li et iii) augmentation
résistances à travers un SEI croissant
Le dégagement de gaz accompagne tous les processus mentionnés dans
questions ❶ à ❸ Par conséquent, sur la ligne g comme analyse combinée
avec acquisition de données électrochimiques, peut fournir une batterie
chercheurs avec des informations importantes sur SEI
formation, la décomposition de l’électrolyte et le rôle du
Contenu H 2 O/O 2 dans la batterie Ainsi, l’EC MS Premium
peut fournir des informations précieuses pour développer mieux et
batteries Li-ion ou autres types de batteries plus sûres
Ces défis scientifiques se traduisent par ces défis plus pratiques :
La capacité de la batterie concerne fondamentalement l’énergie qu’une batterie peut contenir et libérer, l’augmentation de cette capacité étant un objectif clé de la recherche visant à augmenter la densité énergétique et la durée de fonctionnement des appareils. Pour améliorer cela, il faut surmonter des obstacles tels que la création de batteries avec des densités d’énergie plus élevées pour un stockage plus compact et plus efficace, et découvrir des matériaux capables de stocker efficacement les ions et les électrons.
La durée de vie reflète la durabilité de la batterie tout au long des cycles de charge et de décharge avant la baisse des performances. Les défis incluent la dégradation du matériau des électrodes, la détérioration de l’électrolyte entraînant une libération de gaz et l’importance de la gestion thermique pour prolonger l’efficacité du cycle.
La sécurité est essentielle, avec des risques tels que le gonflement de la batterie dû au dégagement de gaz. La recherche aborde également les risques de contamination dus aux impuretés affectant l’intégrité de la batterie.
Le coût et la durabilité sont essentiels à l’adoption, car il est difficile de trouver des matériaux rentables et respectueux de l’environnement et d’affiner la fabrication pour réduire l’impact environnemental.
Comment ça fonctionne
L’EC-MS Premium vous donne la possibilité de déterminer l’origine et la nature du dégagement de gaz, permettant une meilleure compréhension de la formation de l’interphase électrolytique solide (SEI) et de la dégradation de l’électrode et des électrolytes. Cela accélère le développement de nouvelles batteries plus sûres avec un délai de commercialisation plus court. La combinaison de l’électrochimie (EC) avec la spectrométrie de masse (MS) constitue un outil puissant pour analyser la formation de produits électrochimiques dans les batteries.
Grâce à une puce à membrane optimisée avec microcapillaire intégré, les entrées Spectro offrent une entrée unique couplant l’environnement ambiant de la batterie aux conditions de vide du MS. La membrane hydrophobe facilite le transport des substances volatiles vers la MS tout en inhibant l’évaporation des électrolytes.
Éléments pouvant être analysés avec l'EC-MS Premium
Emballement thermique
L’emballement thermique est une condition dangereuse dans les batteries où une génération excessive de chaleur entraîne une augmentation autonome et incontrôlée de la température et de la pression, pouvant provoquer une panne ou une explosion de la batterie.
Gazage de la batterie
L’analyse des gaz de batterie concerne la libération de gaz d’une batterie, généralement due à l’électrolyse, qui peut indiquer une surcharge, une dégradation ou des défauts internes.
Analyse des batteries lithium-ion
L’étude des batteries lithium-ion en se concentrant sur leurs performances, leurs mécanismes de vieillissement et leurs aspects de sécurité à travers diverses techniques analytiques.
Évolution du gaz de batterie
Le dégagement de gaz de batterie est le processus par lequel des gaz sont produits dans une batterie, souvent pendant la charge ou la décharge, ce qui peut affecter les performances et la sécurité.
Solution d’électrolyte de batterie
Un milieu conducteur à l’intérieur des batteries qui permet la circulation des ions entre l’anode et la cathode, essentiel au fonctionnement de la batterie.
Types de batteries où la recherche peut utiliser l'EC-MS Premium
- Batteries lithium-ion (Li-ion) : elles sont largement utilisées dans les appareils électroniques portables, les véhicules électriques et les applications d’énergie renouvelable en raison de leur densité énergétique élevée et de leur longévité. Ils se déclinent en plusieurs produits chimiques, notamment l’oxyde de lithium-cobalt, l’oxyde de lithium-manganèse, l’oxyde de lithium-nickel-manganèse-cobalt (NMC) et l’oxyde de lithium-nickel-cobalt-aluminium (NCA).
- Batteries au lithium fer phosphate (LiFePO4).
- Piles nickel-hydrure métallique (NiMH).
- Piles nickel-cadmium (NiCd).
- Batteries au plomb.
- Piles sodium-ion.
- Batteries à flux.
Qui pourrait être l’utilisateur type de l’EC-MS Premium?
L’utilisateur type de l’EC-MS Premium est un laboratoire de R&D industriel expérimentant de nouvelles compositions chimiques pour batteries, y compris, mais sans s’y limiter, les compositions chimiques Li-ion, Na-ion et Li-air. Ils utiliseront l’EC-MS Premium pour étudier la formation et la stabilité de l’interphase d’électrolyte solide (SEI), le dégagement de gaz à partir de nouveaux matériaux d’électrode à haute tension ou lors de l’utilisation de nouveaux électrolytes (ou d’additifs électrolytiques). Un tel laboratoire peut être positionné à différentes positions tout au long de la chaîne de valeur : développeurs de matériaux (matériaux d’électrodes et électrolytes), fabricants de cellules (s’ils travaillent également eux-mêmes au développement de produits chimiques) ainsi que certains grands clients finaux pour leur R&D en interne. laboratoires (par exemple constructeurs automobiles). Comme la formation du SEI dépend de la température et s’accompagne de changements de température, la surveillance et le contrôle de la température sont importants pour les utilisateurs. D’autres caractéristiques importantes de l’EC-MS sont la sensibilité élevée, la possibilité de placer directement des électrolytes non aqueux sur la puce, la possibilité de programmer des procédures automatisées dans le logiciel et le faible taux d’évaporation de l’électrolyte.
Comparer nos produits (Anglais)
| EC-MS Professional | EC-MS Premium | |
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No differential pumping |
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Fast gas switching (4 different gasses) |
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For electrochemistry research |
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Non-aqueous media |
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Aqueous media |
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EC-MS electrochemistry cell (stagnant thin-layer cell) |
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Fully integrated software |
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Sub-second timeresponse |
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Full collection of volatiles |
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Quantification |
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Isotope labelling |
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Nano fabricated membrane chip |
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Battery research (limited - when no inert conditions are required) |
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Battery research (full) |
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EC-MS battery cell (coin cell) |
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Transfer module |
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Inert sample transfer |
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Temperature monitoring |
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Temperature regulation |
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Publications sur la recherche sur les batteries Li-ion et la spectrométrie de masse électrochimique
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.
Lié à l'EC-MS Premium pour la recherche sur les batteries
Conférences sur la recherche sur les batteries auxquelles nous participons :
Faraday Institution Conference 2024, 10-12 septembre, Newcastle (Royaume-Uni)
Rencontrez-nous et notre exposition à la conférence.
La conférence Faraday 2024 s’annonce comme un événement important dans le domaine du stockage d’énergie, axé sur les avancées et les percées dans la technologie des batteries. Prévue du 10 au 12 septembre 2024 à Newcastle-Upon-Tyne, la conférence est organisée par la Faraday Institution et l’Université de Newcastle, mettant en lumière l’activité évolutive de la région dans la fabrication, la recherche et l’électrification de véhicules et de batteries. Cet événement est la conférence de diffusion scientifique la plus grande et la plus ouverte de ce type à ce jour, et devrait attirer plus de 500 délégués du monde universitaire, de l’industrie, des décideurs politiques et des organismes de financement du Royaume-Uni et du monde entier (The Faraday Institution) (Cambridge Energy).
Le thème de la conférence, « La percée des batteries : de la recherche à la mise à l’échelle et à la fabrication », vise à couvrir les dernières recherches mondiales sur la technologie des batteries, en mettant l’accent sur la visibilité de l’excellence scientifique britannique en matière de stockage d’énergie. Les participants proviendront souvent de la recherche et du développement et peuvent s’attendre à plusieurs sessions parallèles, présentations d’affiches, stands d’exposition et de nombreuses opportunités de réseautage. Il s’agit d’une excellente opportunité pour les chercheurs, scientifiques, ingénieurs et professionnels travaillant ou intéressés par le secteur du stockage d’énergie de s’engager, de partager des informations et de favoriser les collaborations (The Faraday Institution).
Parmi les conférenciers principaux figurent des personnalités éminentes telles que le professeur Sir Peter Bruce FRS, scientifique en chef de la Faraday Institution et professeur Wolfson de matériaux à l’Université d’Oxford ; Professeur Kristin Persson, professeur émérite Daniel M. Tellep de science et d’ingénierie des matériaux à l’Université de Californie à Berkeley ; et le professeur Shinichi Komaba, professeur de chimie appliquée à l’Université de Tokyo (Cambridge Energy).
La conférence lance un appel à soumissions de résumés sur divers thèmes scientifiques, notamment la sécurité des batteries, les matériaux, la caractérisation des électrodes et des batteries, la modélisation et l’ingénierie, les produits chimiques et technologies de nouvelle génération, le recyclage et la réutilisation, ainsi que la durabilité (Cambridge Energy).
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