2015年《巴黎协定》的主要缓解目标是控制二氧化碳等温室气体排放。实现净零碳排放的缓解策略包括更有效的交通控制，采用可再生能源，以及提高家庭和办公室的能源效率。通过采用锂电池技术来提高运输效率并促进可再生能源的使用。近年来，锂电池在电动汽车（EV）和混合动力电动汽车（HEV）中的应用速度非常快，但在提高其性能和安全性方面还有很大的改进空间。锂离子电池的阴极、阳极、隔膜和电解液这四个主要部分采用更优质的材料可助力提高锂电池的性能和安全性。
Waters / TA Instruments 了解锂离子电池开发商的材料表征需求，并提供热分析、微热量和流变测定解决方案，以帮助电池研究人员、配方设计师和生产专家开发性能更好、更安全的电池。
电池组件
| 材料 | 材料示例 | 仪器与测试参数 | |
| 活性材料 |
LiFePO4 (LFP) LiNiMnCoO2 (NMC) LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO) LiNiCoAlO2 (NCA) LiMn2O4 (LMO) LiCoO2 (LCO) |
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| 粘结剂 |
Polyvinylidene Fluoride (PVDF) |
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| 材料 | 材料示例 | 仪器与测试参数 | |
| 高分子膜 |
聚丙烯(PP) 聚乙烯 (PE) 多层分离器 陶瓷涂层分离器 |
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| 材料 | 材料示例 | 仪器与测试参数 | |
| 非水性溶剂 |
碳酸盐和电解溶液。 六氟磷酸锂(LiPF6) |
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| 材料 | 材料示例 | 仪器与测试参数 | |
| 活性材料 |
石墨粉 石墨 硅酮 |
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| 粘结剂/添加剂 |
羧甲基纤维素 (CMC) 丁苯橡胶 (SBR) |
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| 材料 | 仪器与测试参数 |
| 全细胞 |
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| 材料 | 仪器与测试参数 | |
| 聚合物或金属 |
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- 负极
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材料 材料示例 仪器与测试参数 活性材料 LiFePO4 (LFP)
LiNiMnCoO2 (NMC)
LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO)
LiNiCoAlO2 (NCA)
LiMn2O4 (LMO)
LiCoO2 (LCO)
- 相变
- 熔化温度 (Tm)
- 聚变热量
- 玻璃态转化 (Tg)
- 热容
- 混合以形成浆液
- 粘度（剪切稀化指数）
- 浆液储存，沉淀/聚集最少
- 粘度（零剪切粘度）
- 粘弹性
- 泵送性，浆液运输
- 屈服应力
- 粘弹性
- 电极涂层
- 粘度（剪切稀化指数）
- 触变效应
- 优化涂层重量/涂层厚度
- 粘度（触变性）
- 热稳定性
- 分解温度
- 成分测定
- 挥发性物质或溶剂含量
- 无机物含量（残留物）
- 溶解气体分析, TGA-MS, TGA-FTIR, TGA-GCMS
- 相变
- 熔化温度 (Tm)
- 聚变热量
- 热稳定性
- 分解温度
- 成分测定
- 无机物含量（残留物）
- 挥发性物质或溶剂含量
- 分解物
- 溶解气体分析, TGA-MS, TGA-FTIR, TGA-GCMS
- 浆液干燥
- 干燥温度
- 干燥动力学
粘结剂 Polyvinylidene Fluoride (PVDF)
- 质量控制
- 熔化温度
- 聚变热量
- 玻璃过渡
- 热稳定性
- 分解温度
- 相变
- 隔膜
-
材料 材料示例 仪器与测试参数 高分子膜 聚丙烯(PP)
聚乙烯 (PE)
多层分离器
陶瓷涂层分离器
- 热稳定性
- 分解温度
- 成分测定
- 有机物含量
- 无机物含量（残留物）
- 分解物
- 溶解气体分析, TGA-MS, TGA-FTIR, TGA-GCMS
- 质量控制
- 熔化温度（Tm）
- 聚变热量
- 玻璃态转化 (Tg)
- 相变
- 材料强度
- 杨氏模量、屈服强度、极限强度、断裂伸长率
- 强度与温度的关系
- 机械稳定性
- 热膨胀和收缩
- 分离器安全性
- 融化温度
- 安全性与耐久性
- 储能模量
- 玻璃化转变 (Tg)
- 批次间的重复性
- 玻璃态转化 (Tg)
- 储能模量、损耗模量、角正切
- 机械各向异性特征
- 储能模量、损耗模量、角正切
- 热稳定性
- 电解液
-
材料 材料示例 仪器与测试参数 非水性溶剂 碳酸盐和电解溶液。
六氟磷酸锂(LiPF6)
- 热稳定性
- 分解温度
- 成分测定
- 挥发物含量
- 杂质含量测定
- 溶解气体分析, TGA-MS, TGA-FTIR, TGA-GCMS
- 电解质配方
- 熔化
- 结晶
- 热稳定性
- 热失控温度
- 反应热量
- 电解质和添加剂的分子降解
- 泵送性、传输
- 屈服应力
- 粘度（牛顿式、剪切稀化、剪切稠化）
- 粘弹性
- 充电-放电循环对电导率的影响
- 粘度
- 电流变
- 热稳定性
- 正极
-
材料 材料示例 仪器与测试参数 活性材料 石墨粉
石墨
硅酮
- 还原氧化石墨烯
- 热容
- 分解分析
- 还原氧化石墨烯
- 溶解气体分析TGA-MS, TGA-FTIR, TGA-GCMS
- 成分测定
- 挥发性物质或溶剂含量
- 无机物含量（残留物）
- 溶解气体分析TGA-MS, TGA-FTIR, TGA-GCMS
- 浆液干燥
- 干燥温度
- 干燥动力学
- 分解分析
- 还原氧化石墨烯
- 溶解气体分析, TGA-MS, TGA-FTIR, TGA-GCMS
- 混合以形成浆液
- 粘度（剪切稀化指数）
- 浆液储存，沉淀/聚集最少
- 粘度（零剪切粘度）
- 粘弹性
- 泵送性，浆液运输
- 屈服应力
- 粘弹性
- 电极涂层
- 粘度（剪切稀化指数）
- 触变效应
- 优化涂层重量/涂层厚度
- 粘度（触变性）
粘结剂/添加剂 羧甲基纤维素 (CMC)
丁苯橡胶 (SBR)
- 热稳定性
- 分解温度
- 成分测定
- 粘结剂/添加剂
- 质量控制
- 熔化温度
- 聚变热量
- 玻璃过渡
- 电池单元
-
材料 仪器与测试参数 全细胞 - 电池性能排名
- 寿命预测
- 热量管理
- 相变和第一循环反应
- 电池外壳
-
材料 仪器与测试参数 聚合物或金属 - 热稳定性
- 降解温度
- 氧化（金属）
- 材料的机械性能
- 储能模量、损耗模量、角正切
- 玻璃化转变 (Tg)
- 材料批次间的重复性
- 玻璃态转化 (Tg)
- 储能模量、损耗模量、角正切
- 机械各向异性特征
- 储能模量、损耗模量、角正切
- 材料强度
- 杨氏模量、屈服强度、极限强度、断裂伸长率
- 疲劳和耐用性，S-N曲线
- 强度与温度的关系
- 最终装配强度
- 挠曲、弯曲或挤压失效点
- 疲劳和耐用性，S-N曲线
- 强度与温度的关系
- 热稳定性
