Geleneksel yakıtla çalışan araçların pille çalışan seçeneklerle değiştirilmesi, karbondioksit (CO2) emisyonlarını azaltmak için çok önemlidir. Bu sera gazları, fosil yakıt yanmasının bir sonucudur ve atmosfere girişlerini sınırlamak, küresel ısınma üzerindeki etkilerini de etkileyecektir. Pille çalışan elektrikli araçların (EV'ler) üretimi, daha fazla hükümetin gelecekte içten yanmalı motorların kullanımını yasaklamayı planlaması ve otomobil üreticilerinin içten yanmalı motorların üretimini aşamalı olarak sonlandırmayı taahhüt etmesi nedeniyle artmaya devam ediyor. Uluslararası Enerji Ajansı, 2030 yılına kadar tüm yeni araba satışlarının %60'ının elektrikli araçlar olacağını tahmin etmektedir. Bu duruma ek olarak, rüzgar ve güneş gibi yenilenebilir enerji kaynakları, elektrik için depolama kapasitesi gerektirmektedir. Piller şu anda fazla elektriği depolamak için en ölçeklenebilir malzemelerdir ve ülkeler enerji depolama çözümlerine yatırım yapmaya başladıkça bu pazar istikrarlı bir şekilde büyümektedir.

Lityum-iyon piller (Li-iyon piller), günümüzde mevcut olan en yaygın şarj edilebilir enerji depolama seçenekleri olup, üretimlerinin sıkı kalite standartlarına uyması gerekmektedir. Su içeriği, artık alkali içeriği veya iyonik safsızlıklar, nihai pilin güvenlik ve depolama kapasitesi üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olabilmektedir. Bu duruma ek olarak, katot malzemelerinin veya elektrolitin bileşimi, Li-iyon pillerin üretim maliyetlerini ve performans niteliklerini etkileyebilmektedir. Bu White Paper yayını, lityum iyon pil üretimi sırasında çeşitli kalite parametrelerini izlemek için titrasyon ve iyon kromatografinin nasıl kullanılabileceğini ayrıntılı olarak açıklamaktadır.

• Eser miktarda su, lityum iyon pillerin elektrokimyasal performansını olumsuz etkileyebilir, toksik HF oluşumuna yol açabilir ve artık alkali içeriğini değiştirebilir. Kulometrik Karl Fischer titrasyonu, çeşitli Li-iyon pil malzemeleri ve bileşenlerinde eser seviyelerdeki su içeriğini belirlemek için idealdir.
• Katot malzemeleri ortam havasına maruz kaldığında artık alkali (yüzey bazları) oluşabilmektedir. Yüksek artık alkali içeriği, katodun bulamaç hazırlamasını olumsuz etkileyebilir. Pil üretim sürecinde işleme sorunlarına neden olan jelleşme meydana gelebilir. Asit-baz titrasyonu, yalnızca artık alkali içeriğini değil, aynı zamanda lityum ham maddelerinin saflığını da belirlemek için kullanılabilmektedir.
• Li-ion pillerin katotları genellikle lityum metal oksitlerdir. En yaygın metaller kobalt, nikel, manganez veya demirdir. Başlangıç çözeltilerinin ve nihai katodun tam metal bileşimi bilgisi, üretim maliyetlerini optimize etmek için çok önemlidir. Potansiyometrik titrasyon, katot malzemelerinin metal bileşimini belirlemek için kullanılan kanıtlanmış ve uygun maliyetli bir analiz teknolojisidir.
• Lityum hekzaflorofosfat (LiPF₆), elektrolitte kullanılan lityum iyonlarının ana kaynağıdır. Ancak LiPF₆ kararlı bir tuz değildir ve bu nedenle lityum borat tuzları veya imid bazlı lityum tuzları genellikle katkı maddesi olarak kullanılmaktadır. İyon kromatografi, elektrolit içindeki çeşitli lityum tuzlarının bileşimini belirlemek için uygun bir analitik teknolojidir.
• Li-iyon pillerdeki iyonik safsızlıklar, pil performansı üzerinde zararlı bir etkiye sahiptir. Örneğin, katı elektrolit interfazını (SEI) olumsuz etkileyebilmektedirler. İyon kromatografi, elektrolit, katot veya anot malzemeleri üretmek için kullanılan ham maddelerdeki eser seviyelerdeki iyonik safsızlıkları tespit etmek için idealdir.

Lityum iyon pil üretiminde bu kalite parametrelerinin kimyasal analizi hakkında daha fazla bilgi edinmek için aşağıda yer alan ücretsiz White Paper yayınımızı indirebilirsiniz.

Akü endüstrisi için Metrohm tarafından sunulabilen analitik ve elektrokimyasal analizlere genel bir bakış için ücretsiz broşürümüzü indirin:

Battery research and production (8.000.5429, PDF, 248 KB)