실시간 분석
EC-MS 프리미엄은 가스 발생의 기원과 특성을 확인할 수 있는 기능을 제공하여 고체 전해질 간기 형성과 전극 및 전해질의 분해를 더 잘 이해할 수 있도록 해줍니다. 이를 통해 시장 출시 시간을 단축하고 새롭고 안전한 배터리 개발을 가속화합니다.
전기화학적 질량분석법을 사용하면 배터리 연구에서 가스 생산에 대한 실시간 분석이 용이해집니다. 이 기술을 통해 특히 R&D 연구원은 배터리 가스를 분석하고 가스 방출의 원인과 특성을 정확히 찾아내어 고체 전해질 간기(Solid Electrolyte Interphase)가 어떻게 형성되고 전극과 전해질의 분해가 발생하는지에 대한 이해를 높일 수 있습니다. 결과적으로 이러한 통찰력은 보다 새롭고 안전한 배터리 기술 개발 속도를 높여 시장 출시까지 걸리는 시간을 단축합니다.
완전히 정량화 가능
전체 제품 컬렉션 및 정확한 교정
탁월한 감도
0.5‰의 탈착 측정 0.5초 이내 단층
지속적인 데이터
소량 샘플링 중단 없는 데이터 수집이 가능합니다.
배터리 연구 가속화
더 우수하고 안전한 배터리 개발을 가속화하기 위해 EC-MS 프리미엄은 가스 진화의 특성과 출처를 파악하는 데 도움을 줍니다. 이를 통해 고체 전해질 간기(SEI)의 형성에 대한 더 깊은 이해와 전극 및 전해질의 저하에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다.
전기화학(EC)과 질량분석법(MS)의 조합은 배터리의 제품 형성을 분석하는 강력한 도구를 제공합니다. Spectro Inlets는 마이크로 모세관이 통합된 최적화된 주입구 멤브레인 칩을 통해 주변 배터리 환경과 MS의 진공 조건을 결합하는 고유한 시스템을 제공합니다. 이 솔루션을 사용하면 전해질 증발을 억제하면서 휘발성 물질을 질량 분석기로 지속적으로 이동할 수 있습니다.
장점
실시간이며 완전히 정량화 가능
전례 없는 감도
글로브박스에서 불활성 시료 전달을 위한 전달 모듈
셀 온도 조절(15-70°C)
소프트웨어가 통합된 턴키 솔루션
무시할 수 있는 전해질 증발로 장기간 테스트 가능
리튬이온 배터리의 과제
❶ 반응성이 높다
Li는 다음과 같이 자발적으로 반응할 수 있습니다.
전해질, 금속 및 H 2 O/O 2 미량 등 이온 저하
가용성 및 전도성으로 인해 배터리 효율성이 저하됩니다.
그리고 인생의 시간
❷ 불균일한 SEI 성장
수상돌기를 형성할 수 있습니다.
불리하게 i) Li를 절연 ii) SEI 볼륨을 확장(낮추기)
전력 밀도) iii) 단락 발생(심각한 안전 문제)
문제) 분리막 재료를 통해 아래 그림 참조
❸ 불안정한 SEI-빌둥
그 결과 i) 추가 SEI
전해질 분해를 동반한 성장과
가스 발생 ii) Li 패시베이션 및 iii) 증가
SEI 증가를 통한 저항
가스 발생은 다음에 언급된 모든 공정을 수반합니다.
문제 ❶ ~ ❸ 따라서 g 라인에서는 분석을 결합하여
전기화학적 데이터 수집을 통해 배터리를 제공할 수 있습니다.
SEI에 관한 중요한 정보를 가진 연구자
형성, 전해질 분해 및 역할
배터리 내 H 2 O/O 2 함량 따라서 EC MS Premium은
더 나은 발전을 위한 귀중한 통찰력을 제공할 수 있습니다.
보다 안전한 리튬 이온 또는 기타 유형의 배터리
이러한 과학적 과제는 다음과 같은 보다 실용적인 과제로 이어집니다.
배터리 용량은 근본적으로 배터리가 보유하고 방출할 수 있는 에너지에 관한 것이며, 이 용량을 늘리는 것은 에너지 밀도와 장치 런타임을 향상시키기 위한 연구의 핵심 초점입니다. 이를 강화하려면 더 작고 효율적인 저장을 위해 더 높은 에너지 밀도를 갖춘 배터리를 만들고 이온과 전자를 효율적으로 저장할 수 있는 재료를 발견하는 등의 장애물을 극복해야 합니다.
주기 수명은 성능이 저하되기 전의 충전 및 방전 주기 전반에 걸쳐 배터리의 내구성을 반영합니다. 문제에는 전극 재료 열화, 가스 방출로 이어지는 전해질 열화, 사이클 효율 연장을 위한 열 관리의 중요성 등이 포함됩니다.
가스 발생으로 인해 배터리가 부풀어 오르는 등의 위험이 있으므로 안전이 매우 중요합니다. 또한 연구에서는 배터리 무결성에 영향을 미치는 불순물로 인한 오염 위험을 탐색합니다.
비용과 지속 가능성은 채택에 필수적이며 비용 효율적이고 친환경적인 재료를 찾고 환경에 미치는 영향을 줄이도록 제조를 정제하는 데 어려움을 겪고 있습니다.
작동 원리
EC-MS 프리미엄은 가스 발생의 기원과 특성을 확인할 수 있는 기능을 제공하여 고체 전해질 간기(SEI) 형성과 전극 및 전해질의 분해를 더 잘 이해할 수 있도록 해줍니다. 이를 통해 시장 출시 시간을 단축하고 새롭고 안전한 배터리 개발을 가속화합니다. 전기화학(EC)과 질량분석법(MS)을 결합하면 배터리의 전기화학 제품 형성을 분석하기 위한 강력한 도구를 제공합니다.
Spectro Inlets는 마이크로 모세관이 통합된 최적화된 멤브레인 칩을 통해 주변 배터리 환경을 MS의 진공 조건과 연결하는 고유한 입구를 제공합니다. 소수성 막은 전해질 증발을 억제하면서 휘발성 물질을 MS로 쉽게 운반할 수 있습니다.
EC-MS Premium으로 분석할 수 있는 것
열 폭주
열 폭주(Thermal Runaway)는 과도한 열 발생으로 인해 자체적으로 제어할 수 없는 온도 및 압력 증가가 발생하여 잠재적으로 배터리 고장이나 폭발을 일으킬 수 있는 배터리의 위험한 상태입니다.
배터리 가스 발생
배터리 가스 분석은 일반적으로 전기 분해로 인해 배터리에서 방출되는 가스에 관한 것이며, 이는 과충전, 성능 저하 또는 내부 결함을 나타낼 수 있습니다.
리튬이온 배터리 분석
다양한 분석 기법을 통해 리튬이온 배터리의 성능, 노화 메커니즘 및 안전성 측면에 초점을 맞춘 연구입니다.
배터리 가스의 진화
배터리 가스 발생은 종종 충전 또는 방전 중에 배터리 내에서 가스가 생성되는 과정으로, 이는 성능과 안전에 영향을 미칠 수 있습니다.
배터리 전해질 용액
배터리 작동에 필수적인 양극과 음극 사이의 이온 흐름을 허용하는 배터리 내의 전도성 매체입니다.
EC-MS 프리미엄을 연구에 활용할 수 있는 배터리 유형
- 리튬 이온 배터리(Li-ion): 높은 에너지 밀도와 수명으로 인해 휴대용 전자 제품, 전기 자동차 및 재생 에너지 응용 분야에 널리 사용됩니다. 이 제품은 리튬 코발트 산화물, 리튬 망간 산화물, 리튬 니켈 망간 코발트 산화물(NMC), 리튬 니켈 코발트 알루미늄 산화물(NCA)을 포함한 여러 화학 물질로 제공됩니다.
- 리튬인산철 배터리(LiFePO4).
- 니켈수소 배터리(NiMH).
- 니켈-카드뮴 배터리(NiCd).
- 납산 배터리.
- 나트륨 이온 배터리.
- 흐름 배터리.
배터리 연구 및 전기화학적 질량분석법에 관한 간행물
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.
배터리 연구용 EC-MS Premium 관련
우리가 참석하는 배터리 연구에 관한 컨퍼런스:
Faraday Institution Conference 2024, 9월 10~12일, 뉴캐슬(영국)
컨퍼런스에서 우리와 우리의 전시회를 만나보세요.
패러데이 컨퍼런스 2024는 배터리 기술의 발전과 혁신에 초점을 맞춘 에너지 저장 분야에서 중요한 행사가 될 것입니다. 2024년 9월 10일부터 12일까지 Newcastle-Upon-Tyne에서 예정된 이 컨퍼런스는 Faraday Institution과 Newcastle University가 주최하여 차량 및 배터리 제조, 연구, 전기화 분야에서 지역의 진화하는 활동을 강조합니다. 이번 행사는 현재까지 동종 과학 보급 컨퍼런스 중 최대 규모이자 가장 공개적인 컨퍼런스로, 영국과 국제적으로 학계, 업계, 정책 입안, 자금 지원 기관에서 500명 이상의 대표가 참석할 것으로 예상됩니다. (The Faraday Institution) (Cambridge Energy).
컨퍼런스 주제인 “배터리 혁신: 연구에서 확장, 제조까지”는 배터리 기술에 대한 최신 글로벌 연구를 다루고 에너지 저장 분야에서 영국의 과학적 우수성을 강조하는 것을 목표로 합니다. 참가자들은 종종 연구 개발 분야에 종사하며 여러 병렬 세션, 포스터 프레젠테이션, 전시 스탠드 및 풍부한 네트워킹 기회를 기대할 수 있습니다. 이는 에너지 저장 부문에 종사하거나 관심이 있는 연구원, 과학자, 엔지니어 및 전문가들이 참여하고 통찰력을 공유하며 협업을 촉진할 수 있는 훌륭한 기회입니다. (The Faraday Institution).
기조 연설자로는 패러데이 연구소의 수석 과학자인 피터 브루스 FRS(Sir Peter Bruce FRS) 교수와 옥스퍼드 대학의 울프슨(Wolfson) 재료 교수 등 저명한 인사가 포함됩니다. Kristin Persson 교수, Daniel M. Tellep 버클리 캘리포니아 대학교 재료 과학 및 공학 석좌 교수; 도쿄대학 응용화학과 고마바 신이치 교수 (Cambridge Energy).
컨퍼런스에서는 배터리 안전, 재료, 전극 및 배터리 특성화, 모델링 및 엔지니어링, 차세대 화학 및 기술, 재활용 및 재사용, 지속 가능성을 포함한 다양한 과학 주제에 대한 초록 제출을 요구합니다. (Cambridge Energy).