Batteries and Battery Material Testing

세상을 움직이는 힘은 무엇일까?

배터리는 가정용품부터 생명을 구하는 의료 기기, 심지어 어렸을 때 좋아했던 장난감까지, 오랜 세월 동안 우리 주변에서 생활에 필요한 전력을 공급해왔다. 오늘날 배터리는 그 어느 때보다도 많은 용도로 사용되고 있으며, 이로 인해 배터리를 사용해 미래에 지속 가능한 전력을 공급하는 방법에 대한 연구가 급증하고 있다.

배터리는 어떻게 작동할까?

리튬 이온 배터리는 캐소드(환원전극), 애노드(산화전극), 분리막, 전해질이라는 네 가지 주요 구성 요소로 이루어진다. 작동 중인 배터리에서 방전 중에는 리튬 이온이 애노드에서 캐소드로 흐른다. 충전 중에는 리튬 이온이 그 반대 방향으로 흐른다. 각각의 개별 배터리 셀은 제한된 양의 에너지만 출력하며 종종 다른 셀과 결합되어 배터리 팩을 형성한다. 그런 다음 배터리 팩을 결합해 전기 자동차 및 그리드 스토리지와 같이 더 많은 양의 에너지 출력을 요구하는 에너지 저장 응용 분야에 적합한 배터리 모듈을 만들 수 있다. 캐소드, 애노드, 분리막, 전해질을 구성하는 물질이 함께 작용하여 배터리의 여섯 가지 주요 성능 특성인 작동 시간, 안전성, 사이클 수명, 전력, 에너지 밀도, 비용을 정의할 수 있다.

배터리 만들기: 올바른 재료를 선택하는 방법

여섯 가지 주요 성능 특성을 최적화하기 위해 배터리의 각 부품에 가장 적합한 재료를 선택할 때 핵심이 되는 사항은 고급 분석 특성화에 따라 다르다. 재료 선택에서 가장 중요한 매개 변수 중 하나는 열 내성인데, 이는 작동하는 배터리를 구성하는 재료가 -20°C~60°C의 온도 범위 내에서 작동해야 하기 때문이다. 열 분석으로 알려진 분석 기술은 배터리 재료의 열 내성과 안정성을 테스트하는 데 이상적이다. 열 분석을 통해 분해 온도, 화학 조성, 산화도, 용제 조성, 용융 온도, 유리 전이, 열 안정성과 같은 열 매개 변수를 얻을 수 있다.

내 연구에 적합한 분석 기술은 무엇입니까?

구성 요소 선택

열 분석을 기계적 테스트와 결합하면 폴리머의 길이와 모양(예: 폴리머 분리막)의 치수 안정성을 이해할 수 있다. 이러한 열과 크기에 대한 통찰력은 분리막 파손 방지와 배터리 안전 보장에 도움이 될 수 있다.
마지막으로, 제조 과정에서 재료를 함께 조립하는 단계에서는 종종 고체 입자, 바인더, 용제가 섞인 슬러리를 사용해야 한다. 이 단계에서는 유변학을 통해 저장, 혼합, 코팅, 건조를 포함한 각 제조 단계에서 배터리 슬러리에 대한 중대한 통찰력을 얻을 수 있다. 유변학적 프로필 측정은 균일하고 결함이 없는 코팅을 보장하여 배치 간 반복성이 높고 스크랩 비율이 낮은 일관된 고품질의 전극을 생산하는 데 도움이 될 수 있다.
목표가 더 작은 설치 공간 내에서 더 높은 성능을 발휘하는 배터리를 만드는 것이든, 더욱 지속 가능한 재료를 사용하여 완전히 새로운 배터리를 개발하는 것이든, 주 배터리 구성 요소에 쓰이는 재료의 열, 유변학, 열량 측정 및 기계적 특성을 아는 것이 성공의 관건이다. Waters-TA Instruments는 선도적인 배터리 연구원들에게 더 높은 성능을 발휘하고 더 안전한 배터리 기술을 개발하는 데 필요한 고급 분석 특성화 도구를 제공한다. 오늘 바로 당사로 문의해 성공을 위한 개인 워크플로 설계를 시작할 수 있다.