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La espectroscopía Raman es una herramienta valiosa para la caracterización de nanomateriales de carbono debido a su selectividad, velocidad y capacidad para medir muestras de forma no destructiva. Los materiales de carbono suelen tener espectros Raman simples, pero contienen una gran cantidad de información sobre las estructuras microcristalinas internas en la posición de los picos, la forma y la intensidad relativa.

Las baterías de iones de litio no deben contener agua (concentración de H2O < 20 mg/kg), pues esta reacciona con la sal conductora, por ejemplo, LiPF6, para formar ácido fluorhídrico.El contenido de agua de varios materiales utilizados en las baterías de iones de litio puede determinarse de forma fiable y precisa mediante la titulación coulométrica Karl-Fischer. En este Application Bulletin, se describe la determinación de los siguientes materiales:materias primas para la fabricación de baterías de iones de litio (por ejemplo, disolventes para electrolitos, negro de carbón/grafito); preparaciones para el recubrimiento de electrodos (suspensiones) para el recubrimiento de ánodos y cátodos; el ánodo recubierto y las láminas de cátodo, así como en la lámina separadora y en el material combinado; electrolitos para baterías de iones de litio;

Una batería de hidruro de níquel metal (NiMH) es una batería recargable similar a una de níquel cadmio (NiCd), pero que no contiene cadmio como ánodo, sino una aleación que absorbe hidrógeno. El níquel actúa como cátodo, igual que en las baterías NiCd. La salida de tensión de estos packs es directamente proporcional al número de células individuales del pack. En algunos casos, la tensión total puede superar el máximo de 10 V, lo que se puede medir mediante el potenciostato/galvanostato de Autolab. Para poder aplicar y medir tensiones de más de 10 V, hemos desarrollado un multiplicador de tensión que amplía la gama de tensión de Autolab.

Las baterías de iones de litio (Li-Ion) son los acumuladores de energía más importantes del mercado. Una batería típica de iones de litio consta normalmente de una o varias células. Una característica de las células y baterías de iones de litio son la carga y descarga galvanostáticas durante diversos ciclos.

Esta nota de aplicación describe GITT, una técnica clave para estudiar la cinética de las baterías de iones de litio, OCV y difusión, utilizando INTELLO para un control y análisis optimizados.

Durante la carga y descarga de la batería de iones de litio, dichos iones pasan de un electrodo al otro mediante el electrolito. Para ello, es muy importante conocer los coeficientes de difusión química del material de los electrodos. La técnica de titulación potenciostática intermitente (PITT, por sus siglas en inglés), es uno de los procedimientos más empleados para obtener información sobre los coeficientes de difusión del material del electrodo activo.

Los componentes principales de una batería son los electrodos positivos y negativos, junto con el electrolito, que solo proporciona la conductividad iónica. Los electrolitos más comunes se encuentran en estado líquido. Por lo tanto, se necesita un separador para proporcionar una separación física entre los electrodos. El separador se empapa con electrolito. El índice de MacMullin es un parámetro que se utiliza para determinar la calidad de un separador, en términos de conductividad iónica, cuando se empapa con un electrolito. El índice de MacMullin puede calcularse utilizando los resultados del ajuste de datos de dos experimentos EIS y los factores geométricos de las células de medida. En esta Application Note se emplea un electrolito comercial, junto con un filtro poroso, utilizado como separador.

Las celdas de batería TSC SW closed y TSC son sistemas compactos diseñados para la medida de materiales sensibles al aire o a la humedad, como los materiales utilizados en las baterías recargables. Estas celdas ofrecen un entorno bien controlado para la medida termorregulada de materiales sólidos y geles en contacto con electrodos metálicos de geometría plana. Por ejemplo, los materiales activos de la batería, los electrolitos de estado sólido iónicamente conductores y los separadores de baterías se pueden probar usando estas celdas. En este experimento, se utilizan resistencias estándar de 100 Ω en ambas celdas para comprender los efectos de las celdas, si los hubiera, en las medidas.

Se presenta el DuoCoin Cell Holder. Se realizan medidas EIS en una pila de botón comercial. Se destacan las diferencias de impedancia entre la configuración de cuatro terminales y la configuración de dos terminales, lo que pone en evidencia la importancia de tener una configuración directa de cuatro terminales cuando se investigan dispositivos bajo prueba de baja impedancia.

En esta Application Note, demostramos cómo determinar el coeficiente de difusión binaria de un electrolito binario de batería comercial de iones de litio basado en un método de polarización de pulso galvanostático.

Esta Application Note presenta los detalles experimentales y una visión conjunta de los hallazgos más importantes del experimento de EIS y voltamperometría cíclica (CV, por sus siglas en inglés) para estudiar la estructura de una interfaz modelo de electrolito sólido que se forma sobre un electrodo plano de Glassy Carbon en contacto con un electrolito orgánico típico de batería.

En esta Application Note, demostramos cómo determinar la tortuosidad a través del plano τ de un material de cátodo de batería de iones de litio comercial con porosidad y grosor de revestimiento conocidos, basado en el método de la espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS).

En esta Application Note, demostramos cómo determinar el número de transferencia de iones de litio de un electrolito líquido comercial de batería binaria de iones de litio, basado en el método de la espectroscopía de impedancia electroquímica de muy baja frecuencia (VLF-EIS).

En la investigación de baterías, la espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) es una herramienta necesaria para investigar los procesos que ocurren en los electrodos. Con una batería común de tres electrodos, la EIS se puede realizar secuencialmente primero en un electrodo y luego en el otro electrodo.

Esta nota de aplicación explica cómo los investigadores pueden determinar la química subyacente y los posibles mecanismos de falla a partir de pruebas de ciclo de baterías con INTELLO.

Esta nota de aplicación analiza el análisis de capacidad diferencial (DCA) y su impacto en la mejora del rendimiento de la batería, con un enfoque en el uso de la plataforma INTELLO.

Esta aplicación muestra cómo EIS, combinado con INTELLO y NOVA, rastrea los cambios en la resistencia interna de la batería en todos los niveles de SOC para estudiar el rendimiento y los mecanismos de envejecimiento.

Determinación de níquel, zinc, cobalto, hierro(II) y manganeso en bromuro de litio, usando la cromatografía de cationes con detección UV/VIS (520 nm) después de reacción post-columna con PAR.

La exploración y el procesamiento de los minerales de litio está cobrando importancia con la creciente demanda de hidróxido de litio. El hidróxido de litio es un componente clave en la fabricación de baterías recargables para su uso en diversas aplicaciones, como vehículos eléctricos, sistemas de almacenamiento doméstico, herramientas eléctricas y electrónica de consumo. Para garantizar la eficiencia del procesamiento avanzado del hidróxido de litio de alta pureza, se requiere una técnica de detección cuantitativa rápida y fiable. Esta aplicación se ha desarrollado para monitorizar el contenido de litio, sodio y calcio en las muestras de procesamiento de litio y de los concentrados minerales.

El hexafluorofosfato de litio (LiPF6) se utiliza como electrolito en las baterías recargables. En especial la gran solubilidad en disolventes no polares y el carácter no coordinativo convierten al hexafluorofosfato de litio en una sal ideal para su uso en baterías de ión litio. En esta aplicación se describe la determinación de trazas de iones positivos en LiPF6 con la ayuda de la detección de la conductividad después de la supresión secuencial.

Para mejorar el rendimiento de los sistemas de almacenamiento de energía electroquímica, como las baterías y los supercondensadores, cabe centrarse en mejorar la conductividad iónica (ƠDC) del electrolito. Es un método común para obtener valores de ƠDC de diferentes sistemas de electrolitos, para llevar a cabo experimentos de espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS), a diferentes temperaturas, en una configuración de dos electrodos.

En esta Application Note, la espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) se utiliza para probar una batería comercial conectada de dos maneras diferentes. En la primera medida de EIS, la batería se conecta en una configuración de detección de dos terminales. En la segunda medida de EIS, la batería se conecta en una configuración de detección de cuatro terminales (detección Kelvin). La diferencia en la forma en que se conectan los cables da como resultado diferentes valores de impedancia medidos para la batería.

Las celdas TSC SW Closed y TSC Battery son sistemas compactos diseñados para las medidas de materiales sensibles al aire o a la humedad, como los materiales utilizados en las baterías recargables. En este documento se explican dos procedimientos de prueba. El primer procedimiento es la voltamperometría cíclica (CV) potenciostática, mientras que el segundo es la espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS).

La forma en que los dispositivos de baja impedancia, como pilas de combustible y baterías, se conectan a una carga influye en su rendimiento. En este documento, se muestra una comparación de los resultados de la espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) en una batería comercial de iones de litio. Se han realizado diferentes medidas con EIS, cambiando la forma de conectar la batería al potenciostato.

Para poder calcular la conductividad de un electrolito, es necesario conocer la constante de la celda. Para la determinación de las constantes de celda de conductividad de la celda electroquímica de temperatura controlada TSC1600 se ha utilizado una configuración de Autolab PGSTAT204 de Metrohm equipado con el módulo FRA32M en combinación con el Autolab Microcell HC.

Esta nota de aplicación demuestra el uso de EQCM D para el análisis simultáneo de masa y disipación en la electrodeposición de Ni(OH)₂.

La espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS, por sus siglas en inglés) es una potente técnica utilizada para caracterizar sistemas electroquímicos. En los últimos años, la EIS ha tenido aplicaciones muy diversas en el campo de la caracterización de materiales. Se utiliza de forma rutinaria en la caracterización de recubrimientos, baterías, células de combustible y fenómenos de corrosión. En esta Nota de Aplicación se exponen los principios de una medida EIS.

Aquí se presentan los elementos de circuito más comunes para EIS que pueden ensamblarse en diferentes configuraciones para obtener circuitos equivalentes utilizados para el análisis de datos.

El carbonato de vinileno es un aditivo electrolítico para baterías de iones de litio ampliamente utilizado que requiere un estricto control de la humedad para mantener el rendimiento y la vida útil de la batería. Históricamente, la cuantificación precisa de la humedad se veía limitada por reacciones secundarias, lo que complicaba el análisis. La introducción de reactivos coulométricos de Karl Fischer sin alcohol permite ahora una determinación precisa y reproducible de la humedad, lo que facilita un control más fiable de la calidad de los aditivos y electrolitos durante la fabricación.

El litio es un metal alcalino blando que suele obtenerse de las salmueras de los lagos salados. El litio se utiliza para muchas aplicaciones, pero especialmente para la producción de baterías de iones de litio destinadas a coches eléctricos, teléfonos móviles, etc. Esta Nota de aplicación del proceso presenta un método para monitorear el litio y otros cationes en salmueras mediante cromatografía iónica (IC) de proceso en línea, una técnica analítica multiparamétrica que puede medir analitos iónicos en una amplia gama de concentraciones.

Los materiales de carbono son una opción notable como superficies de electrodos. No solo son rentables y químicamente inertes, sino que también tienen una baja corriente de fondo y ofrecen un amplio potencial. Las propiedades físicas y químicas de los nuevos nanomateriales de carbono dependen principalmente de su estructura, por lo que su caracterización es esencial para elegir el material adecuado para las diferentes aplicaciones.La espectroscopía Raman es una técnica muy atractiva para este propósito, ya que distingue sin esfuerzo la información sobre la estructura de unión de los materiales de carbono y, por lo tanto, sobre sus posibles propiedades. Los electrodos serigrafiados DropSens (SPE, por sus siglas en inglés) son dispositivos desechables de bajo coste, disponibles con electrodos de trabajo fabricados en varios materiales de carbono. Esta Application Note describe cómo se pueden estudiar sus propiedades mediante la espectroscopía Raman.

Esta nota de aplicación compara SPELEC RAMAN y un instrumento Raman estándar analizando su rendimiento en la medición de nanotubos de carbono de pared simple (SWCNT).

La espectroscopia electroquímica Raman (EC-Raman) mejora la comprensión de los dispositivos de almacenamiento de energía mediante el seguimiento de los cambios fisicoquímicos. Esta nota detalla los hallazgos de EC-Raman durante simulaciones de carga y descarga de baterías de hidruro metálico de níquel (NiMH).

La calidad del electrolito de la batería de iones de litio (Li-ion) es esencial por motivos de rendimiento, estabilidad y seguridad. La cromatografía iónica es un método preciso para el análisis de electrolitos.

El litio es un metal blando que se utiliza para muchas aplicaciones, como la producción de lubricantes de alta temperatura o vidrio resistente al calor. Además, el litio se utiliza en grandes cantidades para la producción de baterías. Se obtiene a partir de salmueras y de minerales de litio de alta calidad. Dependiendo de la concentración de litio, la extracción puede o no ser económicamente viable.Esta Application Note demuestra un método para determinar la concentración de litio en salmueras por titulación potenciométrica. El litio y el fluoruro se precipitan como fluoruro de litio insoluble en etanol. Utilizando fluoruro de amonio como reactivo de titulación y un electrodo ion-selectivo de fluoruro, es posible realizar la determinación mediante titulación potenciométrica. Este método es más fiable, más rápido y menos costoso que la determinación de litio en salmuera mediante otras técnicas más sofisticadas, como la espectroscopía de absorción atómica (AAS).

Las sales de litio (por ejemplo, el carbonato de litio y el hidróxido de litio) se utilizan en infinidad de aplicaciones. El hidróxido de litio se utiliza para la producción de estearato de litio, un importante lubricante para motores. Además, se utiliza como purificador del aire por su capacidad para fijar el dióxido de carbono. Aunque la mayoría del carbonato de litio se utiliza para la producción de aluminio, también se utiliza para la industria del vidrio y la cerámica. Reduce el punto de fusión de estos materiales, disminuyendo los costes de electricidad asociados y haciendo más barata su producción.Para todas estas aplicaciones es importante conocer la calidad de las sales de litio puro utilizadas en los distintos procesos de producción. Esta Application Note presenta un método sencillo para el análisis de hidróxido de litio y carbonato de litio en un sistema automatizado OMNIS.

El nitrato de litio es un agente comburente que se utiliza en la fabricación de fuegos artificiales y bengalas de color rojo. Además, el compuesto de nitrato de litio trihidrato absorbe bien el calor y puede utilizarse para el almacenamiento de energía térmica. Dado que el nitrato de litio es una sustancia higroscópica, su pureza debe verificarse antes de utilizarlo para síntesis u otras aplicaciones. El ensayo de pureza se realiza mediante una titulación de precipitación totalmente automatizada entre litio y fluoruro en una solución etanólica. El beneficio de la titulación es que el nitrato de litio no necesita ser diluido después de disolverse en etanol como con otras técnicas como la ICP-MS.

El mercado de baterías de ion-litio crece continuamente debido a la enorme demanda de productos de consumo alimentados por baterías. Los llamados "NCM", una mezcla de óxidos de níquel, cobalto y manganeso, han ganado interés como materiales de cátodo, reemplazando compuestos tradicionales como los óxidos de cobalto.Como se demuestra en esta Application Note, la titulación puede servir para realizar análisis de calidad de los materiales postsinterizados o las baterías recicladas. Un análisis totalmente automatizado de los metales correspondientes se puede efectuar con OMNIS y su equipamiento de pipeteado.

La titulación de Boehm es un análisis cuantitativo de los grupos funcionales en la superficie de los materiales de carbono basado en sus reacciones con soluciones básicas de NaHCO3 (pKa = 6,4), Na2CO3 (pKa = 10,3) y NaOH (pKa = 15,7). Se trata de un método rentable que proporciona valores absolutos con precisión elevada de los grupos funcionales accesibles, principalmente los que contienen oxígeno, en la superficie. Originalmente, la titulación de Boehm se desarrolló para materiales de carbono como el negro de carbón conductor (CCB), el carbón activado, el carbón poroso y el grafito. Los materiales modernos basados en el carbono, como el grafeno, el óxido de grafeno (GO) o los nanotubos de carbono, también pueden analizarse de este modo.

El valor de pH en el negro de humo, un aditivo esencial en las baterías modernas de iones de litio, se analiza de forma precisa y fiable en esta nota de aplicación utilizando el medidor de pH 913 equipado con un Unitrode easyClean según ASTM D1512, así como ISO 787-9 y GB. /T 1717-1986.

Las baterías de fosfato de hierro y litio ofrecen a los usuarios seguridad y durabilidad. La especiación polarográfica evalúa Fe(II) y Fe(III) en material catódico, útil para varias pruebas.

La comercialización de las pilas de iones de litio en 1991 fue la culminación de un exhaustivo proceso de I+D llevado a cabo por científicos e ingenieros de todo el mundo durante varias décadas. El desarrollo posterior de las pilas de iones de litio y las baterías recargables alternativas ha continuado hasta el día de hoy. A medida que el mundo avanza rápidamente hacia una nueva era definida por las tecnologías ecológicas, se necesita una I+D más práctica y precisa para satisfacer las crecientes demandas de sistemas de almacenamiento de energía, en especial de la industria del automóvil. Este documento técnico presenta los fundamentos de la tecnología de las pilas de iones de litio y conduce al lector a través de las técnicas y terminologías relevantes en la investigación de las pilas de iones de litio.

Las baterías de iones de litio (LIB) son las opciones recargables más comunes disponibles en la actualidad. La producción de LIB debe seguir estrictos estándares de calidad.

Con los reactivos Hydranal™ NEXTGEN FA, el contenido de agua en cetonas se puede determinar de forma rápida y fiable. En comparación con otros reactivos KF existentes para cetonas en el mercado, las reacciones secundarias se suprimen mucho mejor.

OMNIS Client/Server aumenta el rendimiento empresarial con una gestión de servidores escalable, reduciendo costos al disminuir el hardware, el uso de energía y el mantenimiento en todas las ubicaciones.