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創新驅動，品質先行 —— 梅特勒托利多熱分析技術護航鋰電產業新征程
鋰電池已成為現代生產生活的重要能源，推動著我國鋰電產業的蓬勃發展。在經濟全球化的大潮中，鋰電行業正迎來新的轉型機遇與挑戰。技術創新與生產效率的提升，是確保其持續發展的關鍵。
在當前競爭激烈的市場環境下，鋰電制造企業需不斷優化生產流程，探索新市場和創新高品質產品是鋰電行業發展的關鍵方向。
梅特勒托利多熱分析提供全面的鋰電研發與制造解決方案，不僅助力新型電池的開發和嚴格的質量保證/控制 (QA/QC) 流程，確保材料的高標準質量與安全性，而且通過自動化的熱分析解決方案，實現從測試到分析的高效操作流程，顯著提升生產效率，推動鋰電行業的創新與發展，邁向更廣闊的未來。
01. 熱分析介紹
在可控程序溫度下，測試物質的物理化學性質隨溫度變化而變化的一系列技術。 —— 國際熱分析及量熱協會 (ICTAC) 定義
1.1 差示掃描分析儀
• DSC
• HPDSC
• UVDSC
• DSC顯微系統
• DSC化學發光
• HS82/84
• Flash DSC
1.2 熱重分析儀
• TGA
• TGA/DSC
• 聯用技術
1.3 熱機械分析儀
• TMA
• 聯用技術
1.4 動態熱機械分析儀
• DMA 1
• DMA/SDTA 1+
鋰電行業對材料性能的評估測試種類繁多，耗時且成本高，熱分析作為一種直觀簡便的綜合分析手段，可快速高效的幫助我們解讀材料信息。那么梅特勒托利多熱分析超越系列可以解讀出鋰電行業的哪些材料語言呢？
02. 電芯材料
2.1 正負極材料
鋰電材料中極片材料是電池的核心環節，它直接影響著鋰電池的能量密度和安全性，塑造著電池的整體性能。正負極材料主要由活性材料、導電劑、粘合劑等組成。
>> DSC、TGA、TGA-DSC
• 原料質控：正負極原材料如鈷酸鋰、石墨的質量控制
• 組分分析：電極片中不同成分占比、碳含量
• 結構變化：電極材料在不同工藝下的結構演化
• 改性研究：摻雜、包覆改性評價及配方優化
• 熱安全性：放熱焓值
• 熱穩定性 (不同充放電狀態)：分解溫度
2.2 隔膜、電解液
鋰離子電池的隔膜、電解液對電池的性能、壽命、可靠性和安全性有著至關重要的影響。它們允許Li+離子在陽極和陰極之間快速移動，但其穩定性也會影響電池的整體性能。
>> DSC、TGA、TMA、DMA
• 隔膜熔點、閉孔、破膜、分解溫度
• 隔膜熱縮溫度、收縮率
• 隔膜熱膨脹系數
• 隔膜閉孔破膜溫度
• 隔膜力學性能
• 隔膜組分分析
• 電解液熔點
• 電解液熱穩定性測試
03. 電池封裝
>> DSC、TGA、TMA、DMA
• 熱效應：封裝膠粘劑的固化動力學 (反應速率)、比熱容Cp、熔點
• 熱穩定性：熱分解溫度、分解動力學
• 尺寸穩定性：熱膨脹、熱收縮、CTE、Tg、凝膠時間
• 力學性能：彈性模量E、剪切模量G、泊松比μ、應力-應變、蠕變、TTS時溫疊加
04. 電池安全管理與失效分析
使用鋰離子電池時尤其在新能源汽車中，過熱或者電池失效很極易引發爆炸等熱失控情況。熱分析的DSC及TGA逸出氣體分析是研究電池熱穩定性、放熱反應的關鍵工具。
4.1 熱安全管理
熱分析設備可以判定電池模組是否安全，在充放電循環中是否發生反應，并且可以模擬電池熱失控情形，推測反應的類型及體系反應動力學，例如結構坍塌、分解或揮發、氧化、燃燒等。
>> DSC、TGA、TGA-DSC 及高壓坩堝解決方案
• 電池材料分解放熱量
• 極片與電解液的熱分解半原位模擬
• 不同充放電狀態的電池材料熱穩定性
4.2 電池產氣及失效研究
電池產氣是鋰離子電池使用過程中常見的問題之一，它不僅影響電池的性能和壽命，還可能帶來安全隱患。產氣通常來源于電池內部的化學反應，特別是電解液的分解和電極材料與電解液之間的副反應。梅特勒托利多擁有多種逸出氣體聯用方案，為電池產氣失效提供精確先進的綜合性分析檢測。
>> TGA逸出氣體聯用技術
• 電池產氣分析
• 失效機理研究
05. 自動化解決方案
梅特勒托利多熱分析解決方案不僅針對鋰電研發和質量控制，在提高生產效率上也有完整的自動化解決方案。
• 自動稱量：LabX系統接入，將熱分析StaRe軟件直接與LabX-梅特勒托利多的天平軟件連接。
• 自動測試：精準可靠的自動進樣器設計，萬能抓手還具有自動打孔和移除坩堝蓋功能。
• 自動分析：AIWizard™軟件功能自主評估和識別所有的熱效應，并可與參比數據庫數據進行檢索比對。
• 自動評估處理：EvalMacro軟件選項可以根據重新定義的參數評估曲線，加快重復任務的速度，消除人為操作誤差。在QC方法中鏈接一條參考曲線，可以讓操作者在線核查測試的質量。
• 自動打印報告：可無人化操作，測試分析完直接按照設計模板打印測試數據分析報告。
* 本文轉載自「梅特勒托利多」微信公眾號
關于梅特勒-托利多：
梅特勒-托利多 (Mettler Toledo) 成立于1991年，總部位于瑞士蘇黎世，是一家精密儀器及衡器制造商和服務提供商，專注于為實驗室、工業及零售業提供高質量的稱重、分析測量和自動化技術解決方案。其產品廣泛應用于化學分析、藥物研發、食品加工、環境監測等多個領域，以高精度、可靠性和創新技術著稱。
關于上海昊擴：
上海昊擴科學器材有限公司成立于2019年，總部位于上海，是一家實驗室設備/耗材及分析儀器的專業服務商。公司致力于為生物、醫藥、物性檢測、化工分析、食品、工業生產等相關領域客戶提供國內外高科技專業設備以及技術咨詢服務。作為梅特勒-托利多產品的授權代理商，上海昊擴持續為客戶提供梅特勒-托利多旗下專業可靠的儀器設備及耗材。