البطاريات

تُبذل حالياً جهود كبيرة في مجال إعادة شحن البطارياتarcح. والهدف من ذلك هو إيجاد مواد جديدة تمكّن من تحسين كثافة الطاقة والقدرة بالإضافة إلى تخزين الطاقة بكفاءة أكبر. ويتطلب ذلك أجهزة متطورة لإنتاج وتوصيف مواد مثل مواد الأنود والكاثود والفواصل والإلكتروليتات والطبقات الحدودية.

إذا كنت تقوم بتطوير أو إنتاج مواد خام لصناعة البطاريات، فقد ترغب في:

• توصيف المواد النانوية/المتبلورة/ضعيفة التبلور
• فهم سلوك المواد واستقرار المواد كدالة لدرجة الحرارة
• الحصول على التحديد الكيميائي للغازات المتطورة (التفاعل والتحلل والامتصاص)
• فهم الاستقرار الحراري للمواد الخام للبطاريات
• الحصول على تحولات الطور ومخططات الطور
• الحصول على بيانات الخصائص الحرارية لإدراجها في برامج النمذجة الحرارية للخلايا والحزم

وبمجرد الانتهاء من المواد الخام الجديدة selected، يؤدي تصميم الأقطاب الكهربائية إلى طرح أسئلة تتعلق بتصنيعها واستخدامها. نحن في NETZSCH نوفر مجموعة كاملة من الأدوات لتوصيف تلك الأقطاب الكهربائية والفواصل والإلكتروليتات.

إذا كنت تقوم بتطوير أو إنتاج مكونات البطارية، فقد ترغب في:

• توصيف الخصائص الميكانيكية الحرارية مثل الانكماش وفقدان الوزن أثناء التلبيد والتمدد الحراري
• توصيف التوصيل الحراري للقطب الكهربائي
• قياس السعة الحرارية والتوصيل الحراري للأقطاب الكهربائية من نفس المسامية
• تحسين الاستقرار الحراري للقطب السالب
• تحليل السلوك الحراري للإلكترود تحت الضغط العالي
• الكشف عن مشكلات عدم التوافق بين المكونات
• تطوير طرق مراقبة الجودة للتصنيع وتوسيع نطاق العملية

لكل تطبيق متطلبات وقيود أداء مختلفة. لا توجد كيمياء واحدة هي الحل المناسب لجميع التطبيقات. قد يلزم إجراء تغييرات في المكونات مع تغير احتياجات التطبيق ومع توفر تقنيات جديدة. يعد نظام الإدارة الحرارية المصمم جيدًا أمرًا بالغ الأهمية لعمر خلايا البطارية وأدائها. وكأجهزة كهروكيميائية، يتأثر أداء البطاريات وعمرها الافتراضي بدرجة الحرارة. وتزيد درجات الحرارة المرتفعة من التفاعلات الجانبية وتحلل الحدود البينية، مما يقلل من عمر البطارية ويزيد من تكاليف استبدال البطارية.

ويعتمد تطوير أنظمة بطاريات دقيقةlibrated على قياسات دقيقة للحرارة التي تولدها خلايا البطارية خلال النطاق الكامل لدورات الشحن/التفريغ، بالإضافة إلى السلوك أثناء اختبار إساءة الاستخدام.

إذا كنت تقوم بتطوير أو إنتاج خلايا البطارية، فقد تحتاج إلى:

• فهم تأثير تصميم الخلية على أداء البطارية
• معرفة درجة الحرارة التي يمكن أن تظهر فيها خلايا أيونات الليثيوم أو مكوناتها تفاعلاً طاردًا للحرارة بدرجة كبيرة
• معرفة مقدار الطاقة المنطلقة أثناء التفاعل، وسرعة التفاعل ومستويات الضغط الناشئة نتيجة غاز التحلل المتكون
• تقييم تأثير اختبار اختراق المسمار أو اختبار السحق في البطارية

عندما يتم شحن البطارية أو تفريغها، يتم توليد الحرارة وامتصاصها. يعد قياس المسعر الحراري المتساوي الحرارة فيما يتعلق بدورات البطارية طريقة ذكية لتوصيف تدفق الحرارة، وبالتالي تحليل دورة حياة البطارية. إن درجة الحرارة ومعدلات الشحن/التفريغ وعمق التفريغ لكل منها تأثير كبير على دورة حياة الخلايا. يمكن تقييم تصاميم البطاريات الجديدة (اختيار مواد جديدة و/أو تجميع جديد للمكونات) بفضل قياس المسعرات الحرارية. يتيح مسعر معدل التسارع المسعر (ARC^®) يسمح بإجراء الاختبار في وضع متساوي الحرارة في أمان تام للأداة والمشغل.

إذا كنت تحلل أداء البطارية، فقد ترغب في:

• جمع بيانات دقيقة لتوليد الحرارة من وحدة البطارية
• إجراء اختبار الشحن/التفريغ في أمان تام دون المخاطرة بتدمير الجهاز
• فهم ما إذا كان هناك أي تدهور في الأداء الأصلي
• الحصول على بصمة الأداء بمرور الوقت لتقييم آثار التقادم والتدوير
• تقييم تغييرات التصميم الفيزيائية والكهروكيميائية التي يمكن أن تؤدي إلى تحسين وحدة البطارية

عندما تصل البطاريات إلى نهاية عمرها الافتراضي، يتم تجميعها إما لإعادة تجديدها أو إعادة استخدامها في تطبيقات أقل تطلبًا، أو يتم تفكيك البطارية وإعادة تدوير كل مكون على حدة. يتم بناء البطاريات بتجميعات من بوليمرات وأكاسيد ومواد معدنية مختلفة. التحليل الحراري هو أداة توصيف مفيدة في هذا المجال.

إذا كنت تعمل في مجال إعادة تدوير البطاريات، فقد ترغب في:

• تقييم جدوى الفصل الفيزيائي لمكوناتها الرئيسية
• تقييم كفاءة تحرير المكونات المختلفة عندما يتم تحويل البطارية إلى شظايا
• توصيف كل مكون من مكونات البطارية، عند تجزئتها
• فهم السلوك المادي لثبات المواد المعاد تدويرها كدالة لدرجة الحرارة

توفر تكنولوجيا بطاريات أيونات الليثيوم العديد من المزايا في تطبيقات الطاقة المحمولة ولكن أحد الشواغل الرئيسية هو السلامة. يحتاج مطورو البطاريات إلى أدوات تسمح لهم بتصميم بطاريات أكثر أمانًا دون المساس بالأداء.

من خلال مخطط "السيناريو الأسوأ" (الهروب الحراري)، يمكن أن يوفر قياس السعرات الحرارية المتساوي الحرارة العديد من الإجابات ذات الصلة، بما في ذلك درجة الحرارة التي يمكن أن تظهر عندها خلايا أيونات الليثيوم أو مكوناتها تفاعلًا طاردًا للحرارة بدرجة عالية والضغط المرتبط بها. باستخدام المسعر الحراري المتساوي الحرارة، يمكن الحصول مباشرة على المعلومات الخاصة بالإدارة الحرارية، التي يتم الحصول عليها عن طريق الهروب الحراري.

إذا كنت تطور أو تنتج مواد خام للبطارية أو تصمم خلايا البطارية وحزمها فقد ترغب في:

• تحليل الضغط المتولد عند انفجار خلية البطارية في المسعر الحراري
• افهم عند أي درجة حرارة تحدث دائرة قصر داخلية بسبب تحلل المكونات الفردية
• فهم ما يحدث كيميائيًا وحراريًا عندما تنتج الدوائر القصيرة الداخلية حرارةots داخل الخلية
• تصميم الخلايا المصممة لتقليل احتمالية نمو البقعة الساخنة واستهلاك الخلية
• تصميم، select ، أو تحديد أجهزة السلامة الحرارية (مثل، التنفيس أو CID أو PTC) بناءً على بيانات درجة الحرارة والضغط داخل الخلية أثناء التحلل الحراري ومعرفة مدى كفاءة عمل هذه الأجهزة في التخفيف من عواقب الأعطال
• تصنيف الخلايا الفردية فيما يتعلق بمخاطرها ومخاطرها المحتملة
• إجراء اختبار شحن/تفريغ متساوي الحرارة بأمان تام دون المخاطرة بتدمير الجهاز
• تقليل احتمالية حدوث تفاعل متسلسل لأعطال الخلايا بسبب انتقال الحرارة بين الخلايا المتجاورة