Introduktion
Møntcellen er en small enkeltcelle i form af en cylinder eller en knap. Den bruges i mange dagligdags small bærbare elektroniske apparater, herunder ure, lommeregnere, fjernbetjeninger, elektronisk legetøj, small LED-lommelygter osv. Den fremstilles i enorme mængder hvert år over hele verden. Der findes flere forskellige typer møntceller baseret på kemisk sammensætning, herunder sølvcelle, alkalisk celle, zink-luftcelle og litiumcelle. Nogle er ikke genopladelige, mens andre er genopladelige, f.eks. lithium-ion-møntceller eller Ni-MH-møntceller. Sammenlignet med de ikke-genopladelige engangsceller koster de genopladelige celler mere i starten, men den forlængede levetid på genopladelige celler gør dem til en bedre investering for forbrugerne. Desuden har de genopladelige celler mindre indvirkning på miljøet, da batterikemikalierne ofte er giftige og kan forurene miljøet. Genopladelige lithium-ion-celler har også højere effekttæthed og kapacitet.
Mange parametre vil påvirke ydeevnen for genopladelige møntceller, herunder temperatur og cyklusforhold. Det er meget vigtigt for producenter af møntceller at kende varmeudviklingen under opladning/afladning for at kunne forstå cellens energieffektivitet og forbedre dens ydeevne og levetid. Det er også vigtigt at kunne undersøge hele møntcellens sikkerhed, når den udsættes for høje temperaturer. Denne applikationsnote viser IsotermiskTest ved kontrolleret og konstant temperatur kaldes isotermiske.isotermisk cykling af lithium-ion-møntceller i et nyt DSC-lignende system, der er dedikeret til forskning og kvalitetskontrol af møntcellebatterier.
Instrumentering
Det nye instrument, der anvendes, er et højtemperatur-Knapcelle-modulEt kalorimetermodul, der er en del af Multiple Module Calorimeter (MMC), og som giver mulighed for scanning og isotermiske tests af komplette mønter af varierende størrelse. Det DSC-lignende tvillingedesign giver et differentieret signal om varmesignaturen under en opvarmningsrampe eller opladning og afladning af batterier. møntcellemodul på NETZSCH Kalorimeter med flere moduler (MMC)En kalorimeteranordning med flere tilstande, der består af en basisenhed og udskiftelige moduler. Et modul er forberedt til accelerationskalorimetri (ARC®), ARC®-modulet. Et andet bruges til scanningstest (Scanning Module), og et tredje og fjerde er relateret til batteri og polymer, farmaceutisk testning af møntceller (Coin Cell Module).MMC 274 Nexus® (fig. 1). Det er det eneste DSC-lignende system til forskning og kvalitetskontrol af møntcellebatterier i verden. Nøglekomponenten i dette nye instrument er sensoren (fig. 2 og 3). Den har et innovativt differentielt måledesign baseret på termopile for forbedret følsomhed og stabilitet i målingen af varmestrømmen.
Den er designet til at rumme et helt knapcellebatteri som prøve. En ekstern battericykler kan nemt tilsluttes instrumentet via et plug-and-play LEMO-stik. IsotermiskTest ved kontrolleret og konstant temperatur kaldes isotermiske.Isotermisk cykling af møntceller kan nemt udføres under forskellige opladnings-/afladningsforhold. Det nye instrument kan også udføre DSC-scanning på en hel Knapcelle-modulEt kalorimetermodul, der er en del af Multiple Module Calorimeter (MMC), og som giver mulighed for scanning og isotermiske tests af komplette mønter af varierende størrelse. Det DSC-lignende tvillingedesign giver et differentieret signal om varmesignaturen under en opvarmningsrampe eller opladning og afladning af batterier. møntcelle, hvilket ikke var muligt før.
Resultater
Et LiR2032 lithium-ion-møntcellebatteri blev brugt som prøve, og en aluminiumsblok af samme størrelse blev brugt som reference. Cellen blev holdt ved 40 °C under hele eksperimentet. CCCV-opladning og -afladning (Constant Current-Constant Voltage) blev udført ved 40 mA fra 4,2 V til 3,0 V ved hjælp af en ekstern battericykler. Der blev udført flere cyklusser, og varmestrømsdataene var ret reproducerbare. Dataene viser, at opladning er kendetegnet ved en kort EndotermEn prøveovergang eller en reaktion er endoterm, hvis der er brug for varme til omdannelsen.endoterm efterfulgt af en small EksotermEn prøveovergang eller en reaktion er eksoterm, hvis der udvikles varme.eksoterm reaktion, mens afladning er kendetegnet ved en lang EksotermEn prøveovergang eller en reaktion er eksoterm, hvis der udvikles varme.eksoterm reaktion (fig. 4). Dataene kan nemt integreres for at få den elektriske energi ind eller ud af møntcellen og den varme, der frigives på samme tid (fig. 5). Dette gør beregningen af batteriets effektivitet ligetil for både opladnings- og afladningsprocesser som vist i figur 4. Uden varmeoplysningerne fra HT Coin Cell-kalorimetri kan effektiviteten kun estimeres.
Konklusion
Det nye højtemperatur-Knapcelle-modulEt kalorimetermodul, der er en del af Multiple Module Calorimeter (MMC), og som giver mulighed for scanning og isotermiske tests af komplette mønter af varierende størrelse. Det DSC-lignende tvillingedesign giver et differentieret signal om varmesignaturen under en opvarmningsrampe eller opladning og afladning af batterier. møntcellemodul på Kalorimeter med flere moduler (MMC)En kalorimeteranordning med flere tilstande, der består af en basisenhed og udskiftelige moduler. Et modul er forberedt til accelerationskalorimetri (ARC®), ARC®-modulet. Et andet bruges til scanningstest (Scanning Module), og et tredje og fjerde er relateret til batteri og polymer, farmaceutisk testning af møntceller (Coin Cell Module).MMC 274 Nexus® er et dedikeret kalorimeter til møntcelleanalyse. Den innovative sensor har et differentielt princip, som giver data af høj kvalitet. Sensoren er designet til at rumme kommercielle møntcellebatterier af forskellig størrelse. Et helt møntcellebatteri kan nemt ind- og udlæses. Den fleksible software muliggør både isotermiske og scanningstilstande til komplet karakterisering af møntcellen. Takket være dette nye instrument kan man få nøjagtige oplysninger om varmestrømmen under opladnings-/afladningstest under forskellige forhold. Batteriets effektivitet kan beregnes direkte med den samlede varme, der er involveret i opladnings- eller afladningsperioden. Disse oplysninger er meget nyttige for batteriforskere for at få indsigt i batterikemien i cellen og for at forstå batteriets ydeevne.