Baterias

El tamaño de partícula es un factor crítico en la preparación de slurry, especialmente para la producción de baterías de iones de litio. El slurry es una mezcla de materiales activos de la batería, aglutinantes y solventes que se utiliza para recubrir los electrodos de la batería. El tamaño de partícula influye en la homogeneidad de la mezcla, la velocidad de reacción, la densidad de energía y la capacidad de la batería.

En la fabricación de slurry, el tamaño de partícula se controla mediante la molienda de los materiales activos de la batería y los aglutinantes a una determinada finura. Una molienda adecuada permite una mejor distribución de partículas en la mezcla y una mayor superficie de contacto entre los materiales activos y el electrolito, lo que mejora la transferencia de electrones y iones.

Además, se ha demostrado que el tamaño de partícula influye en la densidad de energía de la batería, ya que las partículas más pequeñas permiten una mayor densidad de empaque y, por lo tanto, una mayor capacidad de almacenamiento de energía.

En resumen, el control del tamaño de partícula es una técnica importante en la preparación de slurry para baterías, ya que puede influir en la homogeneidad de la mezcla, la velocidad de reacción, la densidad de energía y la capacidad de la batería.

La calidad y la seguridad térmica de las baterías son dos aspectos que preocupan mucho tanto a desarrolladores como a fabricantes.
Tenemos herramientas para ayudar con la caracterización de electrodos, electrolitos, membranas o incluso baterías completas.

DSC es una técnica que mide los cambios de calor durante reacciones químicas, lo que permite identificar cambios en la estabilidad térmica de los materiales de la batería. En el caso de las baterías de litio, el DSC se utiliza para estudiar la temperatura de fusión, la temperatura de cristalización, la capacidad calorífica y la entalpía de las celdas de la batería, lo que ayuda a comprender mejor el comportamiento térmico de la batería.

Por otro lado, TGA es una técnica que mide los cambios de peso de una muestra durante un ciclo de calentamiento a temperaturas elevadas. En el caso de las baterías de litio, el TGA se utiliza para estudiar la estabilidad térmica de los materiales activos de la batería y los aditivos, lo que permite identificar la temperatura de descomposición y la cantidad de gases liberados durante la descomposición.

La calorimetría es otra técnica que se utiliza en la investigación de baterías, particularmente en la medición de la energía liberada o absorbida durante una reacción química. En el caso de las baterías de litio, la calorimetría se puede utilizar para medir la energía liberada durante la carga y la descarga de la batería.

La calorimetría es una herramienta importante en la evaluación de la seguridad de las baterías, ya que la energía liberada durante una reacción exotérmica puede provocar un aumento de temperatura en la batería, lo que puede llevar a la liberación de gases, inflamación o incluso explosión.

ESTABILIDAD TÉRMICA

Las baterías pueden estar expuestas a altas temperaturas tanto en condiciones normales como abusivas. Las técnicas de análisis térmico TGA, STA y la calorimetría te pueden ayudar a seleccionar los materiales más resistentes.

CICLOS DE CARGA Y DESCARGA

Puede ser necesario caracterizar la transferencia de calor en baterías durante ciclos de carga y descarga. La calorimetría proporciona datos de liberación de calor y capacidad calorífica.

AUTO DESCARGA

La calorimetría puede medir también directamente el calor asociado la auto descarga de la batería.

En el contexto de la fabricación de baterías, el término «slurry» se refiere a una suspensión acuosa de materiales activos y aditivos que se utiliza para formar los electrodos de las baterías.

La medida de estabilidad de un slurry se refiere a su capacidad para mantener una distribución uniforme y homogénea de las partículas durante el almacenamiento y el procesamiento. La estabilidad del slurry es importante porque una distribución no uniforme de las partículas puede conducir a una mala calidad de los electrodos, lo que puede afectar el rendimiento y la vida útil de la batería.

Para evaluar la estabilidad de un slurry, se pueden realizar pruebas de sedimentación y de viscosidad. En la prueba de sedimentación, el slurry se deja reposar durante un período de tiempo determinado, y se mide la cantidad de partículas que se sedimentan en el fondo. Una mayor cantidad de sedimentación indica una menor estabilidad del slurry. En la prueba de viscosidad, se mide la resistencia del slurry a fluir. Un aumento en la viscosidad puede indicar una menor estabilidad del slurry.

Para mejorar la estabilidad del slurry, se pueden utilizar diversos aditivos y métodos de procesamiento, como la mezcla de alta velocidad y la adición de surfactantes. Además, es importante controlar las condiciones de almacenamiento del slurry, como la temperatura y la humedad, para garantizar su estabilidad a largo plazo.

Existe una herramienta más rápida para determinar la estabilidad de dicho Slurry y es gracias a la técnica SMLS que es capaz de determinar la estabilidad del slurry sin diluir.

Cuando se desmonta una batería de litio, se puede exponer el electrolito y los materiales de los electrodos a la atmósfera, lo que puede provocar reacciones peligrosas. Por ejemplo, el electrolito de una batería de litio puede reaccionar violentamente con el agua o el oxígeno en el aire, lo que puede provocar una explosión o un incendio. Los materiales de los electrodos también pueden ser altamente reactivos, especialmente cuando se exponen al aire durante períodos prolongados.

Para minimizar los riesgos asociados con la desmontaje de las baterías de litio, es importante realizar esta tarea en una atmósfera controlada. Esto significa que se deben realizar las operaciones de desmontaje en una cámara de guantes con una atmósfera inerte, como argón o nitrógeno, que evita el contacto del electrolito y los materiales de los electrodos con el aire. Además, se deben tomar precauciones adicionales, como utilizar equipos de protección personal adecuados, para garantizar la seguridad de las personas que manipulan las baterías de litio.

Las cajas de guante son una herramienta esencial en el desarrollo y la fabricación de baterías, y en los campos de conversión y almacenamiento de energía, electroquímica…etc.

Los materiales utilizados en el desarrollo de baterías (ión lítio, sodio), supercapacitores, micro baterias, pilas de combustibles…etc, deben ser ensamblados en condiciones de atmósfera controlada, libre de humedad, Oxígeno y Nitrógeno.

Nuestro proveedor JACOMEX diseña y fabrica cajas de guantes con purificadores de Nitrógeno/Argón para experimentos bajo atmósfera controlada con <1 ppm de Oxígeno y humedad.

En el contexto de las baterías, la sonda de Gustafsson se puede utilizar para medir la conductividad térmica de los materiales utilizados en los componentes internos de la batería, como los electrodos y los separadores. La medición de la conductividad térmica de estos materiales es importante para garantizar una buena transferencia de calor y evitar la acumulación de calor en la batería durante su uso.

Además, la sonda de Gustafsson también se puede utilizar para evaluar la eficacia de los materiales de aislamiento térmico utilizados en las baterías, lo que puede ser crítico para garantizar la seguridad y la vida útil de las baterías.