Úvod
Mincovní článek je small jednoduchý článek ve tvaru válce nebo knoflíku. Používá se v mnoha každodenních small přenosných elektronických zařízeních včetně hodinek, kalkulaček, dálkových ovladačů, elektronických hraček, small LED svítilen atd. Na celém světě se ho každoročně vyrábí obrovské množství. Existuje několik různých typů mincovních článků podle chemického složení, včetně stříbrného článku, alkalického článku, zinkovzdušného článku a lithiového článku. Některé nejsou dobíjecí, zatímco některé jsou dobíjecí, například lithium-iontový Modul mincovního článkuKalorimetrický modul, který je součástí kalorimetru s více moduly (MMC) a umožňuje skenování a izotermické zkoušky kompletních mincí různých velikostí. Dvojitá konstrukce podobná DSC poskytuje diferenciální signál tepelné signatury během zahřívací rampy nebo nabíjení a vybíjení baterií. mincovní článek nebo Ni-MH Modul mincovního článkuKalorimetrický modul, který je součástí kalorimetru s více moduly (MMC) a umožňuje skenování a izotermické zkoušky kompletních mincí různých velikostí. Dvojitá konstrukce podobná DSC poskytuje diferenciální signál tepelné signatury během zahřívací rampy nebo nabíjení a vybíjení baterií. mincovní článek. Ve srovnání s nenabíjecími jednorázovými články jsou nabíjecí články zpočátku dražší, ale díky delší životnosti jsou pro spotřebitele výhodnější investicí. Navíc mají dobíjecí články menší dopad na životní prostředí, protože chemické látky v bateriích jsou často toxické a mohou znečišťovat životní prostředí. Lithium-iontové dobíjecí články také nabízejí vyšší hustotu výkonu a kapacitu.
Výkon dobíjecího mincovního článku ovlivňuje mnoho parametrů, včetně teploty a podmínek cyklování. Pro výrobce mincovních článků je velmi důležité znát produkci tepla během nabíjecích/vybíjecích cyklů, aby pochopil energetickou účinnost článku a zlepšil jeho výkon a životnost. Je také nezbytně nutné, aby bylo možné zkoumat bezpečnost celého mincovního článku, pokud je vystaven vysoké teplotě. Tato aplikační poznámka ukazuje izotermický cyklus lithium-iontového mincovního článku v nové soustavě podobné DSC určené pro výzkum a kontrolu kvality mincovních baterií.
Přístrojové vybavení
Novým použitým přístrojem je vysokoteplotní modul s mincovními články na NETZSCH Kalorimetr s více moduly (MMC)Kalorimetr s více režimy se skládá ze základní jednotky a vyměnitelných modulů. Jeden modul je připraven pro kalorimetrii s urychlováním (ARC), ARC-Modul. Druhý slouží ke skenovacím zkouškám (Scanning Module) a třetí a čtvrtý se týká baterií a polymerů, farmaceutických zkoušek pro mincové články (Coin Cell Module).MMC 274 Nexus® (obr. 1). Jedná se o jediný systém podobný DSC pro výzkum a kontrolu kvality mincovních baterií na světě. Klíčovou součástí tohoto nového přístroje je senzor (obr. 2 a 3). Je vybaven inovativní konstrukcí diferenciálního měření založenou na termopile pro lepší citlivost a stabilitu měření tepelného toku.
Je navržen tak, aby mohl pojmout celou mincovní baterii jako vzorek. Externí bateriový cyklér lze k přístroji snadno připojit prostřednictvím konektoru LEMO typu plug-and-play. Izotermické cyklování mincovního článku lze snadno provádět za různých podmínek nabíjení/vybíjení. Nový přístroj může také provádět DSC skenování celého mincovního článku, což dříve nebylo možné.
Výsledky
Jako vzorek byla použita lithium-iontová baterie LiR2032 a jako referenční byl použit hliníkový blok stejné velikosti. Článek byl po celou dobu experimentu udržován při teplotě 40 °C. Nabíjení a vybíjení konstantním proudem a konstantním napětím (CCCV) bylo prováděno při proudu 40 mA z 4,2 V na 3,0 V pomocí externího bateriového cykléru. Bylo provedeno několik cyklů a údaje o tepelném toku byly poměrně reprodukovatelné. Z údajů vyplývá, že nabíjení je charakterizováno krátkou endotermou, po které následuje small exotermická reakce, zatímco vybíjení je charakterizováno dlouhou exotermickou reakcí (obr. 4). Údaje lze snadno integrovat a získat tak elektrickou energii přiváděnou nebo odváděnou z mincovního článku a současně uvolněné teplo (obr. 5). Díky tomu je výpočet účinnosti baterie jednoduchý jak pro nabíjecí, tak pro vybíjecí proces, jak je znázorněno na obr. 4. Bez informací o teple z kalorimetrie HT mincovního článku lze účinnost pouze odhadovat.
Závěr
Nový vysokoteplotní modul pro mincové články na Kalorimetr s více moduly (MMC)Kalorimetr s více režimy se skládá ze základní jednotky a vyměnitelných modulů. Jeden modul je připraven pro kalorimetrii s urychlováním (ARC), ARC-Modul. Druhý slouží ke skenovacím zkouškám (Scanning Module) a třetí a čtvrtý se týká baterií a polymerů, farmaceutických zkoušek pro mincové články (Coin Cell Module).MMC 274 Nexus® je specializovaný kalorimetr pro analýzu mincových článků. Jeho inovativní senzor obsahuje diferenční princip pro vysoce kvalitní data. Senzor je navržen tak, aby vyhovoval komerčním mincovním bateriím různých velikostí. Celou mincovní baterii lze snadno vložit a vyjmout. Flexibilní software umožňuje izotermický i skenovací režim pro kompletní charakterizaci mincovního článku. Díky tomuto novému přístroji lze získat přesné informace o tepelném toku během testu nabíjení/vybíjení za různých podmínek. Účinnost baterie lze vypočítat přímo s celkovým teplem zapojeným během doby nabíjení nebo vybíjení. Tyto informace jsou velmi užitečné pro výzkumné pracovníky zabývající se bateriemi, aby získali přehled o chemickém složení baterie uvnitř článku a pochopili její výkonnost.