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Las baterías de iones de litio no deben contener agua (concentración de H2O < 20 mg/kg), pues esta reacciona con la sal conductora, por ejemplo, LiPF6, para formar ácido fluorhídrico.El contenido de agua de varios materiales utilizados en las baterías de iones de litio puede determinarse de forma fiable y precisa mediante la titulación coulométrica Karl-Fischer. En este Application Bulletin, se describe la determinación de los siguientes materiales:materias primas para la fabricación de baterías de iones de litio (por ejemplo, disolventes para electrolitos, negro de carbón/grafito); preparaciones para el recubrimiento de electrodos (suspensiones) para el recubrimiento de ánodos y cátodos; el ánodo recubierto y las láminas de cátodo, así como en la lámina separadora y en el material combinado; electrolitos para baterías de iones de litio;

Una batería de hidruro de níquel metal (NiMH) es una batería recargable similar a una de níquel cadmio (NiCd), pero que no contiene cadmio como ánodo, sino una aleación que absorbe hidrógeno. El níquel actúa como cátodo, igual que en las baterías NiCd. La salida de tensión de estos packs es directamente proporcional al número de células individuales del pack. En algunos casos, la tensión total puede superar el máximo de 10 V, lo que se puede medir mediante el potenciostato/galvanostato de Autolab. Para poder aplicar y medir tensiones de más de 10 V, hemos desarrollado un multiplicador de tensión que amplía la gama de tensión de Autolab.

Las baterías de iones de litio (Li-Ion) son los acumuladores de energía más importantes del mercado. Una batería típica de iones de litio consta normalmente de una o varias células. Una característica de las células y baterías de iones de litio son la carga y descarga galvanostáticas durante diversos ciclos.

Esta nota de aplicación describe GITT, una técnica clave para estudiar la cinética de las baterías de iones de litio, OCV y difusión, utilizando INTELLO para un control y análisis optimizados.

Durante la carga y descarga de la batería de iones de litio, dichos iones pasan de un electrodo al otro mediante el electrolito. Para ello, es muy importante conocer los coeficientes de difusión química del material de los electrodos. La técnica de titulación potenciostática intermitente (PITT, por sus siglas en inglés), es uno de los procedimientos más empleados para obtener información sobre los coeficientes de difusión del material del electrodo activo.

Los componentes principales de una batería son los electrodos positivos y negativos, junto con el electrolito, que solo proporciona la conductividad iónica. Los electrolitos más comunes se encuentran en estado líquido. Por lo tanto, se necesita un separador para proporcionar una separación física entre los electrodos. El separador se empapa con electrolito. El índice de MacMullin es un parámetro que se utiliza para determinar la calidad de un separador, en términos de conductividad iónica, cuando se empapa con un electrolito. El índice de MacMullin puede calcularse utilizando los resultados del ajuste de datos de dos experimentos EIS y los factores geométricos de las células de medida. En esta Application Note se emplea un electrolito comercial, junto con un filtro poroso, utilizado como separador.

Las celdas de batería TSC SW closed y TSC son sistemas compactos diseñados para la medida de materiales sensibles al aire o a la humedad, como los materiales utilizados en las baterías recargables. Estas celdas ofrecen un entorno bien controlado para la medida termorregulada de materiales sólidos y geles en contacto con electrodos metálicos de geometría plana. Por ejemplo, los materiales activos de la batería, los electrolitos de estado sólido iónicamente conductores y los separadores de baterías se pueden probar usando estas celdas. En este experimento, se utilizan resistencias estándar de 100 Ω en ambas celdas para comprender los efectos de las celdas, si los hubiera, en las medidas.

Se presenta el DuoCoin Cell Holder. Se realizan medidas EIS en una pila de botón comercial. Se destacan las diferencias de impedancia entre la configuración de cuatro terminales y la configuración de dos terminales, lo que pone en evidencia la importancia de tener una configuración directa de cuatro terminales cuando se investigan dispositivos bajo prueba de baja impedancia.

En esta Application Note, demostramos cómo determinar el coeficiente de difusión binaria de un electrolito binario de batería comercial de iones de litio basado en un método de polarización de pulso galvanostático.

Esta Application Note presenta los detalles experimentales y una visión conjunta de los hallazgos más importantes del experimento de EIS y voltamperometría cíclica (CV, por sus siglas en inglés) para estudiar la estructura de una interfaz modelo de electrolito sólido que se forma sobre un electrodo plano de Glassy Carbon en contacto con un electrolito orgánico típico de batería.

En esta Application Note, demostramos cómo determinar la tortuosidad a través del plano τ de un material de cátodo de batería de iones de litio comercial con porosidad y grosor de revestimiento conocidos, basado en el método de la espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS).

En esta Application Note, demostramos cómo determinar el número de transferencia de iones de litio de un electrolito líquido comercial de batería binaria de iones de litio, basado en el método de la espectroscopía de impedancia electroquímica de muy baja frecuencia (VLF-EIS).

En la investigación de baterías, la espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) es una herramienta necesaria para investigar los procesos que ocurren en los electrodos. Con una batería común de tres electrodos, la EIS se puede realizar secuencialmente primero en un electrodo y luego en el otro electrodo.

Esta nota de aplicación explica cómo los investigadores pueden determinar la química subyacente y los posibles mecanismos de falla a partir de pruebas de ciclo de baterías con INTELLO.

Esta nota de aplicación analiza el análisis de capacidad diferencial (DCA) y su impacto en la mejora del rendimiento de la batería, con un enfoque en el uso de la plataforma INTELLO.

Esta aplicación muestra cómo EIS, combinado con INTELLO y NOVA, rastrea los cambios en la resistencia interna de la batería en todos los niveles de SOC para estudiar el rendimiento y los mecanismos de envejecimiento.

El análisis de Tafel es una técnica electroquímica importante que se utiliza para comprender la cinética de reacción. Al estudiar la pendiente de Tafel, se revelan los pasos que determinan la velocidad en las reacciones de los electrodos, lo que ayuda a campos como la corrosión y la investigación de las pilas de combustible. Este método ayuda a las industrias a optimizar los procesos y mejorar el rendimiento de los dispositivos adaptando los materiales y las condiciones para una mayor eficiencia.

El hexafluorofosfato de litio (LiPF6) se utiliza como electrolito en las baterías recargables. En especial la gran solubilidad en disolventes no polares y el carácter no coordinativo convierten al hexafluorofosfato de litio en una sal ideal para su uso en baterías de ión litio. En esta aplicación se describe la determinación de trazas de iones positivos en LiPF6 con la ayuda de la detección de la conductividad después de la supresión secuencial.

En esta Application Note, la espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) se utiliza para probar una batería comercial conectada de dos maneras diferentes. En la primera medida de EIS, la batería se conecta en una configuración de detección de dos terminales. En la segunda medida de EIS, la batería se conecta en una configuración de detección de cuatro terminales (detección Kelvin). La diferencia en la forma en que se conectan los cables da como resultado diferentes valores de impedancia medidos para la batería.

Las celdas TSC SW Closed y TSC Battery son sistemas compactos diseñados para las medidas de materiales sensibles al aire o a la humedad, como los materiales utilizados en las baterías recargables. En este documento se explican dos procedimientos de prueba. El primer procedimiento es la voltamperometría cíclica (CV) potenciostática, mientras que el segundo es la espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS).

La forma en que los dispositivos de baja impedancia, como pilas de combustible y baterías, se conectan a una carga influye en su rendimiento. En este documento, se muestra una comparación de los resultados de la espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) en una batería comercial de iones de litio. Se han realizado diferentes medidas con EIS, cambiando la forma de conectar la batería al potenciostato.

La conductividad protónica de las membranas hechas de un material conductor de protones es una magnitud cuya determinación resulta fundamental. En esta Application Note, presentamos los resultados de un estudio de σDC(T) a modo de ejemplo, determinado por espectroscopía de impedancia para un nuevo conductor de protones sólido en estado seco.

En esta nota de aplicación se explica la configuración para realizar una EIS, como los diferentes tipos de conexiones en la célula electroquímica y los ajustes del aparato.

Aquí se presentan los elementos de circuito más comunes para EIS que pueden ensamblarse en diferentes configuraciones para obtener circuitos equivalentes utilizados para el análisis de datos.

Explore cómo construir modelos de circuitos equivalentes simples y complejos para ajustar datos EIS en esta nota de aplicación. Se muestran gráficos de Nyquist para cada ejemplo.

En la Application Note AN-EIS-004 sobre modelos de circuitos equivalentes, se ofrece una visión general de los diferentes elementos de circuito que se utilizan para construir un modelo de circuito equivalente. Después de identificar un modelo adecuado para el sistema investigado, el siguiente paso en el análisis de datos es la estimación de los parámetros del modelo. Esto se hace mediante la regresión no lineal del modelo a los datos. La mayor parte de los sistemas de impedancia se suministran con un programa de ajuste de datos. En esta Application Note se muestra cómo se utiliza NOVA para ajustar los datos.

En esta Application Note se describe la ventaja de registrar los datos primarios del dominio del tiempo para cada frecuencia individual durante una medida de impedancia electroquímica.

La espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) es una técnica potente que proporciona información sobre los procesos que ocurren en la interfaz electrodo-electrolito. Los datos recogidos con EIS se modelan con un circuito eléctrico equivalente adecuado. El procedimiento de ajuste cambiará los valores de los parámetros hasta que la función matemática coincida con los datos experimentales dentro de un cierto margen de error. En esta Application Note se dan algunas sugerencias para obtener parámetros iniciales aceptables y realizar un ajuste preciso.

En esta Application Note, se utiliza una combinación de PGSTAT y carga electrónica para realizar espectroscopía de impedancia electroquímica en una celda de combustible que funciona a intensidades elevadas.

La espectroscopia electroquímica Raman (EC-Raman) mejora la comprensión de los dispositivos de almacenamiento de energía mediante el seguimiento de los cambios fisicoquímicos. Esta nota detalla los hallazgos de EC-Raman durante simulaciones de carga y descarga de baterías de hidruro metálico de níquel (NiMH).

Determinación de hexafluorofosfato en un líquido iónico BMIHFP (1-butil-3-metilliamidazolio-hexafluorofosfato, >97%) mediante cromatografía de aniones y detección de conductividad después de supresión química.

La calidad del electrolito de la batería de iones de litio (Li-ion) es esencial por motivos de rendimiento, estabilidad y seguridad. La cromatografía iónica es un método preciso para el análisis de electrolitos.

El mercado de baterías de ion-litio crece continuamente debido a la enorme demanda de productos de consumo alimentados por baterías. Los llamados "NCM", una mezcla de óxidos de níquel, cobalto y manganeso, han ganado interés como materiales de cátodo, reemplazando compuestos tradicionales como los óxidos de cobalto.Como se demuestra en esta Application Note, la titulación puede servir para realizar análisis de calidad de los materiales postsinterizados o las baterías recicladas. Un análisis totalmente automatizado de los metales correspondientes se puede efectuar con OMNIS y su equipamiento de pipeteado.

El valor de pH en el negro de humo, un aditivo esencial en las baterías modernas de iones de litio, se analiza de forma precisa y fiable en esta nota de aplicación utilizando el medidor de pH 913 equipado con un Unitrode easyClean según ASTM D1512, así como ISO 787-9 y GB. /T 1717-1986.

Las baterías de fosfato de hierro y litio ofrecen a los usuarios seguridad y durabilidad. La especiación polarográfica evalúa Fe(II) y Fe(III) en material catódico, útil para varias pruebas.

La comercialización de las pilas de iones de litio en 1991 fue la culminación de un exhaustivo proceso de I+D llevado a cabo por científicos e ingenieros de todo el mundo durante varias décadas. El desarrollo posterior de las pilas de iones de litio y las baterías recargables alternativas ha continuado hasta el día de hoy. A medida que el mundo avanza rápidamente hacia una nueva era definida por las tecnologías ecológicas, se necesita una I+D más práctica y precisa para satisfacer las crecientes demandas de sistemas de almacenamiento de energía, en especial de la industria del automóvil. Este documento técnico presenta los fundamentos de la tecnología de las pilas de iones de litio y conduce al lector a través de las técnicas y terminologías relevantes en la investigación de las pilas de iones de litio.