Nowe instrumenty do badań nad bateriami

- Międzynarodowe targi jako impuls do globalnej współpracy
- Nowoczesna analityka niezbędna dla badań nad bateriami
- Wszyscy czołowi producenci urządzeń obecni na analytica

Naukowcy na całym świecie pracują nad wydajniejszymi bateriami dla transformacji energetycznej. Nowoczesna technika analityczna jest w tym nieodzowna. Dlatego analytica skupia się na nowych urządzeniach i metodach badawczych w dziedzinie baterii. Międzynarodowe targi dla techniki laboratoryjnej, analityki i biotechnologii wraz z towarzyszącą konferencją analytica odbywają się od 31 marca do 3 kwietnia 2020 roku na terenie Messe München.

Litowo-jonowe akumulatory znajdują zastosowanie w samochodach elektrycznych, smartfonach i wielu innych urządzeniach mobilnych. Jednak mają one pewne wady – od niebezpiecznych składników, takich jak kobalt, po łatwopalność i samorozładowanie. Naukowcy na całym świecie pracują nad optymalizacją baterii litowo-jonowych lub rozwijają alternatywy, takie jak akumulatory sodowo-jonowe. Do tego potrzebują najnowocześniejszych metod analitycznych.

„Wielu producentów urządzeń dostrzegło pilność badań nad bateriami i energią i odpowiednio określiło swoje systemy” – wyjaśnia Susanne Grödl, kierownik projektu analytica w Messe München. analytica prezentuje pełen zakres systemów analitycznych, które przyczyniają się do rozwoju technologii magazynowania energii. O najnowszych osiągnięciach w badaniach nad bateriami informuje również niedawno opublikowany „Raport Trendów w Bateriach i E-mobilności”.

Technologie dla lepszych baterii

Ci, którzy chcą opracować lepsze baterie, muszą zrozumieć procesy zachodzące wewnątrz komórki. Starzenie się elektrolitu, czyli przewodzącego medium pomiędzy dwoma elektrodami, jest kluczowe dla bezpieczeństwa, trwałości i wydajności akumulatora. Naukowcy badają, jakie niepożądane substancje powstają podczas starzenia się elektrolitu, głównie za pomocą metod spektroskopowych oraz łączenia chromatografii z spektrometrią mas. Na podstawie tych badań opracowuje się stabilniejsze elektrolity i nowe dodatki do elektrolitów.

Elektrody również zmieniają się z czasem. Na przykład w litowo-jonowych akumulatorach na elektrodzie ujemnej mogą tworzyć się dendryty – ostre wyrostki z litu, które mogą powodować zwarcia wewnętrzne i uszkodzenia akumulatora. Mikroskopowe metody – od mikroskopii świetlnej po ultrawysokorozdzielcze mikroskopy sił atomowych – umożliwiają wizualizację dendrytów i dostarczają wskazówek do rozwoju bezpieczniejszych baterii. Również techniki wrażliwe na powierzchnię, takie jak ATR-FTIR i Raman Imaging, identyfikują zmiany i osady na elektrodach.

Ponadto badania nad bateriami wymagają urządzeń do pomiaru parametrów fizycznych. Przyrządy do pomiaru powierzchni pomagają w projektowaniu elektrod, ponieważ duże powierzchnie elektrod zwiększają pojemność akumulatora i umożliwiają szybkie ładowanie. Kalorymetry pozwalają z kolei badać emisję ciepła z baterii, co jest powiązane z samorozładowaniem.

Urządzenia do badań nad bateriami na analytica

Metodę analityczną najlepiej dopasować do konkretnego zagadnienia, a o tym dowiedzieć się można na analytica. Urządzenia do badań nad bateriami oferują m.in. firmy Bruker, Metrohm, Thermo Fisher Scientific, Shimadzu i wielu innych wystawców.

„Badania nad bateriami to innowacyjna, wiodąca dziedzina nauki, która wymaga najnowocześniejszych systemów analitycznych” – podkreśla kierownik projektu analytica Grödl. Aby nowe instrumenty spełniały wysokie wymagania, producenci i użytkownicy często współpracują blisko przy rozwoju urządzeń. Grödl zaznacza: „analytica jest impulsem do takich współprac. Cieszymy się, że wszyscy czołowi dostawcy systemów analitycznych zaprezentują swoje nowości na analytica.”