Batteriproduktionens obesjungna hjälte

Även om genombrott inom batteridrivna produkter och lösningar kan skapa rubriker, arbetar en tyst hjälte flitigt bakom kulisserna för att säkerställa batteribevarande och effektivitet – Karl Fischer-titratorn.

Medan Karl Fischer (KF) titrering är en mästare inom kvalitetskontroll av batteriproduktion, stöder tekniker som Loss-on-Drying (LOD) och Thermogravimetric Analysis (TGA) dess huvuduppdrag att noggrant mäta vattenhalten i batterimaterial och elektrolyter.

Försämrad prestanda:

Vatten reagerar med elektrolytens ledande salt (som LiPF₆), som bryter ner elektrolyten och kan initiera bildandet av fluorvätesyra. Den resulterande vätefluoriden (HF) kan sedan angripa och korrodera batterimaterialen, vilket minskar prestandan och potentiellt farliga förhållanden.

Säkerhetsrisker:

Under normal drift genererar batterier en liten mängd värme på grund av elektronernas rörelse mellan anoden och katoden. Men om interna komponenter, såsom termiska sensorer eller skyddskretsar, går sönder på grund av fukt eller nedbrytning av dessa komponenter av HF, kan en farlig situation som kallas termisk rusning uppstå.

Termisk rusning är ett farligt tillstånd som uppstår när temperaturen i battericellen eskalerar okontrollerat, vilket kan orsaka brand eller till och med en explosion. 

Låt oss gå igenom hur det kan hända. Processen startar vid en till synes låg temperatur på 80 °C, där det skyddande skiktet på anoden (Solid Electrolyte Interface, eller SEI) börjar brytas ner i en reaktion som frigör värme, vilket utlöser följande kedjereaktion:

• När temperaturen stiger mellan 100 °C och 120 °C börjar själva elektrolyten att sönderdelas och släpper ut olika gaser som kan bidra till en förestående explosion, såsom CO, CO₂ , CH₄, C₂H₄, H₂

• Situationen blir ännu mer kritisk mellan 120 °C och 130 °C när separatorkomponenten smälter, vilket orsakar en intern kortslutning som ytterligare påskyndar värmeutvecklingen.

• När temperaturen når 150 °C reagerar katoden med elektrolyten, genererar syre och driver cellen mot fullständigt misslyckande.

• Om den lämnas okontrollerad och temperaturen överstiger 180 °C blir reaktionen självgående. Det resulterande syret som produceras matar nedbrytningsprocessen ytterligare, vilket skapar ett farligt skenscenario där temperaturen stiger snabbt och kan leda till en batteribrand eller explosion.

Som du kan se kan även små spår av vatten antända en katastrofal och farlig situation, vilket framkallar behovet av noggrann inspektion. Karl Fischer-titrering är vårt pålitliga hjälpmedel för att exakt mäta och kontrollera vattenhalten i litiumjonmaterial, vilket säkerställer att minimal fukt når den slutliga cellen.

• Minska elektrolytnedbrytningen: Kontrollerat vatteninnehåll skyddar mot elektrolytnedbrytning. Att upprätthålla optimal kapacitet och strömförsörjning leder till förbättrad batteriprestanda och förlängda användningscykler mellan laddningarna.

• Minskat inre motstånd: Batterier som upplever mindre inre motstånd har högre effektivitet och övergripande prestanda, dvs. att ditt elfordon går längre på en enda laddning (dämpar räckviddsångest och stöder hållbarhet).

• Dämpande sidoreaktioner: Den kombinerade förmågan hos KF-titrering, LOD och TGA minimerar säkerhetsrisker som uppstår från vatteninducerade sidoreaktioner, inklusive flyktiga och farliga händelser. Detta strikta tillvägagångssätt främjar tillförlitlig och säker batteridrift för olika applikationer.