приложения

Батерии

За разработването, производството и използването на най-различни батерии познаването на термичните свойства, оценката на безопасността и жизнения цикъл играе решаваща роля.

Основните цели на настоящата стратегия за проектиране на батерии включват дълъг експлоатационен живот, множество пълни цикли на зареждане и разреждане и непрекъснато освобождаване на съхранената електрическа енергия. С помощта на съвременните термоаналитични и калориметрични методи за измерване е възможно да се select и да се оптимизират материалите за анод, катод, електролити, сепаратори и да се оптимизират клетките, изградени от тези материали. Трите основни компонента на батерията (анод, катод, електролит и т.н.) съвместно допринасят за термичната нестабилност. Освен това напрежението на клетката изостря проблемите с термичната нестабилност. След като тези клетки бъдат сглобени в нови акумулаторни батерии, калориметрията е най-доброто решение за изследване на опасността и термичната безопасност на литиево-йонните батерии. Калориметър с ускорена скорост (ARC^®) дава възможност не само да се анализира ефективността на жизнения цикъл и работата на тези батерии, но и да се провеждат тестове за злоупотреба: късо съединение, свръхнапрежение, проникване на нокти и тестове за пречупване.

Цикълът на проектиране на нови батерии може да се обобщи по следния начин: от изпитване на суровини, проектиране на клетки, изпитване за злоупотреба до рециклиране.

NETZSCH е единственият доставчик на решения за всеки от тези различни етапи.

NETZSCH Group предлага цялостни решения за приложения на батерии.

посетете energy.NETZSCH.com Регистрация на пощенска услуга Изтегляне на брошура

Изпитване на батерии с помощта на термичен анализ и реология

Select вашия метод според нуждите ви

	DSC	TG	STA	EGA	DIL	LFA	MMC	`ARC^®`	Kinexus
Суровини за батерии	+++	+++	+++	+++	+	+	н.д.	n.a.	+++
Компоненти (аноди / катоди / сепаратори / PCT)	+++	+	++	+	+++	+++	++	+	+
Дизайн на клетките	n.a.	n.a.	n.a.	n.a.	n.a.	+++	n.a.	+++
Ефективност и безопасност	+++	+	+++	+++	н.д.	n.a.	+++	++
Жизнен цикъл	n.a.	n.a.	n.a.	n.a.	n.a.	n.a.	n.a.	+++
Рециклиране	+++	+++	+++	+++	+++	н.д.	н.д.	++

Всяко приложение има различни изисквания за производителност и ограничения. Нито една химия не е подходящо решение за всички приложения. Възможно е да се наложат промени в компонентите, когато нуждите на приложението се променят и когато станат достъпни нови технологии. Добре проектираната система за управление на топлината е от решаващо значение за живота и работата на акумулаторните клетки. В качеството си на електрохимични устройства батериите се влияят от температурата и продължителността на живота им. Високите температури увеличават страничните реакции и разлагането на междуфазовите граници, което съкращава живота на батерията и увеличава разходите за нейната подмяна.

Разработването на прецизно калибрирани акумулаторни системи разчита на точни измервания на топлината, генерирана от акумулаторните клетки по време на пълния диапазон от цикли на зареждане/разреждане, както и на поведението по време на тестове за злоупотреба.

Ако разработвате или произвеждате батерийни клетки, може да искате да:

Да разберете влиянието на дизайна на клетките върху работата на батерията
Да знаете температурата, при която литиево-йонните клетки или техните компоненти могат да проявят силно екзотермична реакция
Да знаете количеството енергия, отделяно по време на реакцията, скоростта на реакцията и нивата на налягане, възникващи в резултат на образувания разлагащ се газ
Оценяване на влиянието на пробиване с пирон или смачкване на батерията

Когато батерията се зарежда или разрежда, се генерира и абсорбира топлина. Изотермичната калориметрия във връзка с циклерите за батерии е интелигентен начин за характеризиране на топлинния поток и следователно за анализиране на жизнения цикъл на батерията. Температурата, скоростта на зареждане/разреждане и дълбочината на разреждане оказват голямо влияние върху продължителността на цикъла на клетките. Новите конструкции на батерии (избор на нов материал и/или ново сглобяване на компоненти) могат да бъдат оценени благодарение на калориметричните измервания. Калориметърът за ускоряване на скоростта (ARC^®) позволява изпитване в изотермичен режим при пълна безопасност за инструмента и оператора.

Ако анализирате работата на батерията, може да поискате да:

Да събирате точни данни за генерирането на топлина от модула на батерията
Да проведете напълно безопасно изпитване за зареждане/разреждане, без да рискувате да унищожите инструмента
Да разберете дали има някакво влошаване на първоначалните характеристики
Да получите характеристика на работата с течение на времето, за да оцените ефектите от стареенето и цикличността
Оценете физическите и електрохимичните промени в конструкцията, които биха могли да доведат до подобряване на акумулаторния модул

Технологията на литиево-йонните батерии предлага много предимства в областта на преносимото захранване, но една от основните грижи е безопасността. Разработчиците на батерии се нуждаят от инструменти, които им позволяват да проектират по-безопасни батерии, без да правят компромис с производителността.

Чрез схемата на "най-лошия сценарий" (термично бягство) адиабатната калориметрия може да предостави много подходящи отговори, включително температурата, при която литиево-йонните клетки или техните компоненти могат да проявят силно екзотермична реакция, и свързаното с нея налягане. С помощта на изотермичната калориметрия може директно да се получи информация за топлинното управление, получена чрез топлинното бягство.

Ако разработвате или произвеждате суровини за акумулатори, проектирате акумулаторни клетки и пакети, може да поискате да:

Да анализирате налягането, генерирано при експлозията на батерийната клетка в калориметъра
Да разберете при каква температура възниква вътрешно късо съединение вследствие на разлагането на отделните компоненти
Да разберете какво се случва химически и термично, когато вътрешното късо съединение създава горещи точки в клетката
Да проектират клетки, които са проектирани така, че да намалят вероятността от нарастване на горещите точки и консумацията на клетката
Проектиране, select, или специфициране на устройства за термична безопасност (напр. вентилационни, CID, PTC) въз основа на данни за температурата и налягането в клетката по време на термично разлагане и да знаете колко добре работят тези устройства за намаляване на последствията от повреди
Класифициране на отделните клетки по отношение на техните потенциални рискове и опасности
Извършване на напълно безопасно изпитване за изотермичен заряд/разряд без риск от разрушаване на уреда
Да се намали вероятността от верижна реакция на повреди на клетките поради пренос на топлина между съседни клетки