Въведение
Клетка за монети е small единична клетка с формата на цилиндър или бутон. Тя се използва в много ежедневни small преносими електронни устройства, включително часовници, калкулатори, дистанционни управления, електронни играчки, small светодиодни фенерчета и др. Тя се произвежда в огромни количества всяка година по целия свят. Съществуват няколко различни вида монетарни клетки в зависимост от химическия им състав, включително сребърна, алкална, цинково-въздушна и литиева. Някои от тях не могат да се презареждат, а други могат да се презареждат, например литиево-йонна монетна клетка или Ni-MH монетна клетка. В сравнение с незареждащите се клетки за еднократна употреба, зареждащите се клетки първоначално струват повече, но удълженият живот на зареждащите се клетки ги прави по-добра инвестиция за потребителите. Освен това акумулаторните клетки оказват по-малко въздействие върху околната среда, тъй като химикалите в батериите често са токсични и могат да замърсят околната среда. Освен това литиево-йонните акумулаторни клетки предлагат по-висока плътност на мощността и капацитет.
Много параметри оказват влияние върху работата на акумулаторните клетки, включително температурата и условията на цикличност. За производителя на монетните клетки е много важно да знае генерирането на топлина по време на циклите на зареждане/разреждане, за да разбере енергийната ефективност на клетката и да подобри нейната производителност и живот. Също така е наложително да може да се изследва безопасността на цялата монетна клетка, когато тя е подложена на висока температура. Тази приложна бележка показва изотермичен цикъл на литиево-йонна монетна клетка в нова DSC-подобна система, предназначена за изследване и контрол на качеството на монетните батерии.
Инструментална екипировка
Използваният нов инструмент е високотемпературен модул с монетна клетка на NETZSCH Калориметър с множество модули (MMC)Устройство за калориметър с множество режими на работа, състоящо се от базов модул и сменяеми модули. Единият модул е подготвен за калориметрия с ускоряване на скоростта (ARC®), ARC®-Модул. Вторият се използва за сканиращи тестове (Scanning Module), а третият и четвъртият са свързани с батерии и полимери, фармацефтични тестове за монетните клетки (Coin Cell Module).MMC 274 Nexus® (фиг. 1). Това е единствената в света система, подобна на DSC, за изследване и контрол на качеството на батерии с монетарни клетки. Ключовият компонент на този нов инструмент е сензорът (фиг. 2 и 3). Той се отличава с иновативен дизайн за диференциално измерване, базиран на термопила, за подобрена чувствителност и стабилност на измерването на топлинния поток.
Той е проектиран така, че да побира цяла монетна батерия като проба. Външният циклер за батерии може да се свърже лесно към уреда чрез конектор plug-and-play LEMO. Изотермичният цикъл на монетната клетка може лесно да се извършва при различни условия на зареждане/разреждане. Новият уред може също така да извършва DSC сканиране на цяла монетна клетка, което не беше възможно преди.
Резултати
Като образец е използвана литиево-йонна батерия LiR2032, а като еталон - алуминиев блок със същия размер. Клетката е поддържана при 40°C по време на експеримента. Зареждането и разреждането с постоянен ток и постоянно напрежение (CCCV) се извършваше с 40 mA от 4,2 V до 3,0 V с помощта на външен циклер за батерии. Бяха извършени няколко цикъла и данните за топлинния поток бяха доста възпроизводими. Данните показват, че зареждането се характеризира с кратка ендотермия, последвана от small екзотермична реакция, докато разреждането се характеризира с дълга екзотермична реакция (фиг. 4). Данните могат лесно да се интегрират, за да се получи електрическата енергия, която се внася или изнася от монетната клетка, и отделената топлина в същото време (фиг. 5). Това прави лесно изчисляването на ефективността на батерията както за процесите на зареждане, така и за процесите на разреждане, както е показано на фигура 4. Без информацията за топлината от калориметрията на HT монетната клетка ефективността може да бъде само оценена.
Заключение
Новият високотемпературен модул за монетни клетки на Калориметър с множество модули (MMC)Устройство за калориметър с множество режими на работа, състоящо се от базов модул и сменяеми модули. Единият модул е подготвен за калориметрия с ускоряване на скоростта (ARC®), ARC®-Модул. Вторият се използва за сканиращи тестове (Scanning Module), а третият и четвъртият са свързани с батерии и полимери, фармацефтични тестове за монетните клетки (Coin Cell Module).MMC 274 Nexus® е специализиран калориметър за анализ на монетни клетки. Неговият иновативен сензор включва диференциален принцип за висококачествени данни. Сензорът е проектиран така, че да може да побира търговски батерии с монети с различен размер. Цяла батерия с монети може лесно да се зарежда и разтоварва. Гъвкавият софтуер позволява както изотермичен, така и сканиращ режим за пълно охарактеризиране на монетни клетки. Благодарение на този нов уред може да се получи точна информация за топлинните потоци по време на теста за зареждане/разреждане при различни условия. Ефективността на батерията може да бъде изчислена директно с общата топлина, включена по време на периода на зареждане или разреждане. Тази информация е много полезна за изследователите на батерии, за да получат представа за химическия състав на батерията в клетката и да разберат нейната ефективност.