Reemplazar los vehículos tradicionales que funcionan con combustible por opciones que funcionan con baterías es esencial para reducir las emisiones de dióxido de carbono (CO2). Este gas de efecto invernadero es el resultado de la combustión de combustibles fósiles: limitar su entrada a la atmósfera también influirá en sus efectos sobre el calentamiento global. La producción de vehículos eléctricos (EV) alimentados por baterías continúa aumentando a medida que más gobiernos planean prohibir el uso de motores de combustión en el futuro y los fabricantes de automóviles se comprometen a eliminar gradualmente la producción de motores de combustión. La Agencia Internacional de Energía predice que para 2030 el 60% de todas las ventas de automóviles nuevos serán vehículos eléctricos. Al mismo tiempo, las fuentes de energía renovables como la eólica y la solar requieren capacidades de almacenamiento de electricidad. Las baterías son actualmente los materiales más escalables para almacenar el exceso de electricidad, y este mercado ha estado creciendo constantemente a medida que los países comienzan a invertir en soluciones de almacenamiento de energía.

Las baterías de iones de litio (baterías de iones de litio) son las opciones de almacenamiento de energía recargables más comunes disponibles en la actualidad. La producción de baterías de iones de litio debe seguir estrictos estándares de calidad. El contenido de agua, el contenido de álcali residual o las impurezas iónicas pueden tener un impacto negativo en la seguridad y la capacidad de almacenamiento de la batería final. Mientras tanto, la composición de los materiales del cátodo o electrolito puede influir en los costos de fabricación y las cualidades de rendimiento de las baterías de iones de litio. Este White Paper explica cómo se pueden utilizar la titulación y la cromatografía iónica para monitorear varios parámetros de calidad durante la producción de baterías de iones de litio.

• Los rastros de agua pueden afectar negativamente el rendimiento electroquímico de las baterías de iones de litio, provocar la formación de HF tóxico y cambiar el contenido de álcali residual. La titulación culombimétrica de Karl Fischer es ideal para determinar el contenido de agua a niveles de trazas en diversos materiales y componentes de baterías de iones de litio.
• Se pueden formar álcalis residuales (bases superficiales) cuando los materiales del cátodo se exponen al aire ambiente. Un alto contenido de álcali residual puede tener un impacto negativo en la preparación de la suspensión del cátodo. Puede producirse gelificación, lo que provoca problemas de procesamiento durante el proceso de fabricación de la batería. La titulación ácido-base se puede utilizar para determinar no solo el contenido de álcali residual sino también la pureza de las materias primas de litio.
• Los cátodos de las baterías de iones de litio suelen ser óxidos de metal de litio. Los metales más comunes son el cobalto, el níquel, el manganeso o el hierro. El conocimiento de la composición metálica exacta de las soluciones de partida y del cátodo final es fundamental para optimizar los costes de fabricación. La titulación potenciométrica es una tecnología de análisis probada y rentable que se utiliza para determinar la composición metálica de los materiales del cátodo.
• El hexafluorofosfato de litio (LiPF6) es la principal fuente de iones de litio utilizados en electrolitos. Sin embargo, LiPF6 no es una sal estable y, por lo tanto, las sales de borato de litio o las sales de litio a base de imida se usan a menudo como aditivos. La cromatografía iónica es una tecnología analítica adecuada para determinar la composición de las diversas sales de litio dentro del electrolito.
• Las impurezas iónicas en las baterías de iones de litio tienen un efecto perjudicial en el rendimiento de la batería. Por ejemplo, pueden influir negativamente en la interfase de electrolitos sólidos (SEI). La cromatografía iónica es ideal para detectar impurezas iónicas a niveles de trazas en las materias primas utilizadas para producir materiales de electrolitos, cátodos o ánodos.

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Investigación y producción de baterías(8.000.5429, PDF, 248 KB)