Zastąpienie tradycyjnych pojazdów napędzanych paliwem opcjami zasilanymi bateryjnie jest niezbędne do zmniejszenia emisji dwutlenku węgla (CO₂) emisje. Ten gaz cieplarniany jest wynikiem spalania paliw kopalnych – ograniczenie jego wprowadzania do atmosfery wpłynie również na jego wpływ na globalne ocieplenie. Produkcja pojazdów elektrycznych zasilanych bateriami (EV) stale rośnie, ponieważ coraz więcej rządów planuje zakazać używania silników spalinowych w przyszłości, a producenci samochodów zobowiązują się do stopniowego wycofywania produkcji silników spalinowych. Międzynarodowa Agencja Energetyczna przewiduje, że do 2030 roku 60% wszystkich sprzedawanych nowych samochodów będą stanowić pojazdy elektryczne. Jednocześnie odnawialne źródła energii, takie jak wiatr i słońce, wymagają zdolności magazynowania energii elektrycznej. Baterie są obecnie najbardziej skalowalnymi materiałami do przechowywania nadmiaru energii elektrycznej, a rynek ten stale rośnie, ponieważ kraje zaczynają inwestować w rozwiązania do magazynowania energii.

Akumulatory litowo-jonowe (akumulatory litowo-jonowe) to najpopularniejsze obecnie dostępne opcje magazynowania energii. Produkcja akumulatorów litowo-jonowych musi spełniać rygorystyczne normy jakości. Zawartość wody, resztkowa zawartość alkaliów lub zanieczyszczenia jonowe mogą mieć negatywny wpływ na bezpieczeństwo i pojemność końcowego akumulatora. Tymczasem skład materiałów katodowych lub elektrolitu może wpływać na koszty produkcji i wydajność akumulatorów litowo-jonowych. W tej białej księdze omówiono, w jaki sposób miareczkowanie i chromatografia jonowa mogą być wykorzystywane do monitorowania różnych parametrów jakościowych podczas produkcji akumulatorów litowo-jonowych.

• Ślady wody może negatywnie wpływać na wydajność elektrochemiczną akumulatorów litowo-jonowych, prowadzić do powstawania toksycznego HF i zmieniać resztkową zawartość alkaliów. Kulometryczne miareczkowanie Karla Fischera jest idealne do oznaczania zawartości wody na poziomach śladowych w różnych materiałach i komponentach akumulatorów litowo-jonowych.
• Resztkowe alkalia (zasady powierzchniowe) mogą tworzyć się, gdy materiały katody są wystawione na działanie otaczającego powietrza. Wysoka resztkowa zawartość alkaliów może negatywnie wpływać na przygotowanie zawiesiny katody. Może wystąpić żelowanie, powodujące problemy z przetwarzaniem podczas procesu produkcji baterii. Miareczkowanie kwasowo-zasadowe może służyć do określania nie tylko resztkowej zawartości alkaliów, ale także czystości surowców litowych.
• Katody akumulatorów litowo-jonowych to zazwyczaj litowe tlenki metali. Najczęstszymi metalami są kobalt, nikiel, mangan, lub żelazo. Znajomość dokładnego składu metalicznego roztworów wyjściowych i końcowej katody jest niezbędna do optymalizacji kosztów produkcji. Miareczkowanie potencjometryczne to sprawdzona i niedroga technologia analityczna stosowana do określania składu metalicznego materiałów katodowych.
• Heksafluorofosforan litu (LiPF₆) jest głównym źródłem jonów litu stosowanych w elektrolit. Jednakże, LiPF₆ nie jest stabilną solą i dlatego sole boranowe litu lub lit na bazie imidu sole są często stosowane jako dodatki. Chromatografia jonowa jest odpowiednią technologią analityczną do określania składu różnych soli litu w elektrolicie.
• Zanieczyszczenia jonowe w akumulatorach litowo-jonowych mają szkodliwy wpływ na wydajność akumulatorów. Na przykład mogą negatywnie wpływać na interfazę stałego elektrolitu (SEI). Chromatografia jonowa jest idealna do wykrywania zanieczyszczeń jonowych na poziomach śladowych w surowcach używanych do produkcji materiałów elektrolitycznych, katodowych lub anodowych.

Pobierz bezpłatną białą księgę, aby dowiedzieć się więcej o analizie chemicznej tych parametrów jakościowych do produkcji akumulatorów litowo-jonowych.

Aby zapoznać się z przeglądem analiz analitycznych i elektrochemicznych oferowanych przez firmę Metrohm dla branży baterii, pobierz naszą bezpłatną ulotkę:

Badania i produkcja akumulatorów (8.000.5429, PDF, 248 KB - angielska wersja językowa)