εφαρμογές

Μπαταρίες

Για την ανάπτυξη, την κατασκευή και τη χρήση των πιο διαφορετικών μπαταριών, η γνώση των θερμικών ιδιοτήτων, η αξιολόγηση της ασφάλειας και ο κύκλος ζωής παίζουν καθοριστικό ρόλο.

Οι πρωταρχικοί στόχοι της τρέχουσας στρατηγικής σχεδιασμού των μπαταριών περιλαμβάνουν μεγάλη διάρκεια ζωής, πλήθος πλήρων κύκλων φόρτισης και εκφόρτισης και συνεχή απελευθέρωση της αποθηκευμένης ηλεκτρικής ενέργειας. Μέσω των σύγχρονων θερμοαναλυτικών και θερμιδομετρικών μεθόδων μέτρησης, είναι δυνατόν να select και να βελτιστοποιηθούν τα υλικά για την άνοδο, την κάθοδο, τους ηλεκτρολύτες, τους διαχωριστές και να βελτιστοποιηθούν οι κυψέλες που κατασκευάζονται με αυτά τα υλικά. Τα τρία κύρια συστατικά της μπαταρίας (άνοδος, κάθοδος, ηλεκτρολύτης κ.λπ.) συμβάλλουν από κοινού στη θερμική αστάθεια. Επιπλέον, η τάση της κυψέλης επιδεινώνει τα προβλήματα θερμικής αστάθειας. Μόλις αυτά τα κύτταρα συναρμολογηθούν σε νέες συστοιχίες μπαταριών, η θερμιδομετρία είναι η καλύτερη λύση για τη μελέτη της επικινδυνότητας και της θερμικής ασφάλειας, π.χ. των μπαταριών ιόντων λιθίου. Θερμιδόμετρο επιταχυνόμενου ρυθμού (ARC^®) επιτρέπει όχι μόνο την ανάλυση της αποδοτικότητας του κύκλου ζωής και των επιδόσεων αυτών των μπαταριών, αλλά και τη διενέργεια δοκιμών κατάχρησης: βραχυκύκλωμα, υπέρταση, διείσδυση καρφιών και δοκιμές σύνθλιψης.

Ο κύκλος σχεδιασμού των νέων μπαταριών μπορεί να συνοψιστεί ως εξής, από τη δοκιμή των πρώτων υλών, το σχεδιασμό των κυττάρων, τη δοκιμή κατάχρησης έως την ανακύκλωση.

NETZSCH είναι ο μοναδικός προμηθευτής λύσεων για κάθε ένα από αυτά τα διαφορετικά στάδια.

Ο όμιλος NETZSCH παρέχει συνολική λύση για εφαρμογές μπαταριών.

επισκεφθείτε την ιστοσελίδα energy.NETZSCH.com Εγγραφή υπηρεσίας αλληλογραφίας Λήψη φυλλαδίου

Δοκιμές μπαταριών μέσω θερμικής ανάλυσης και ρεολογίας

Select τη μέθοδό σας ανάλογα με τις ανάγκες σας

	DSC	TG	STA	EGA	DIL	LFA	MMC	`ARC^®`	Kinexus
Πρώτη ύλη μπαταρίας	+++	+++	+++	+++	+	+	n.a.	n.a.	+++
Εξαρτήματα (άνοδοι / κάθοδοι / διαχωριστές / PCT)	+++	+	++	+	+++	+++	++	+	+
Σχεδιασμός κυττάρων	n.a.	n.a.	n.a.	n.a.	n.a.	+++	n.a.	+++
Απόδοση & Ασφάλεια	+++	+	+++	+++	n.a.	n.a.	+++	++
Κύκλος ζωής	n.a.	n.a.	μ.ο.	μ.ο.	μ.ο.	n.a.	n.a.	+++
Ανακύκλωση	+++	+++	+++	+++	+++	n.a.	n.a.	++

Κάθε εφαρμογή έχει διαφορετικές απαιτήσεις και περιορισμούς απόδοσης. Καμία χημεία δεν είναι η σωστή λύση για όλες τις εφαρμογές. Ενδέχεται να απαιτηθούν αλλαγές στα συστατικά καθώς αλλάζουν οι ανάγκες της εφαρμογής και καθώς διατίθενται νέες τεχνολογίες. Ένα καλά σχεδιασμένο σύστημα θερμικής διαχείρισης είναι ζωτικής σημασίας για τη διάρκεια ζωής και την απόδοση των κυψελών μπαταρίας. Ως ηλεκτροχημικές συσκευές, η απόδοση και η διάρκεια ζωής των μπαταριών επηρεάζονται από τη θερμοκρασία. Οι υψηλές θερμοκρασίες αυξάνουν τις πλευρικές αντιδράσεις και την αποσύνθεση των διεπιφανειακών ορίων, μειώνοντας τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας και αυξάνοντας το κόστος αντικατάστασης της μπαταρίας.

Η ανάπτυξη συστημάτων μπαταριών με ακρίβειαlibraβασίζεται σε ακριβείς μετρήσεις της θερμότητας που παράγεται από τα κύτταρα μπαταριών κατά τη διάρκεια ολόκληρου του φάσματος των κύκλων φόρτισης/εκφόρτισης, καθώς και της συμπεριφοράς κατά τη διάρκεια δοκιμών κατάχρησης.

Εάν αναπτύσσετε ή παράγετε κύτταρα μπαταριών, ίσως να θέλετε να:

Να κατανοήσετε τον αντίκτυπο του σχεδιασμού του κελιού στην απόδοση της μπαταρίας
Να γνωρίζετε τη θερμοκρασία στην οποία οι κυψέλες ιόντων λιθίου ή τα εξαρτήματά τους μπορούν να παρουσιάσουν μια ιδιαίτερα εξώθερμη αντίδραση
Να γνωρίζετε την ποσότητα ενέργειας που απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια μιας αντίδρασης, την ταχύτητα της αντίδρασης και τα επίπεδα πίεσης που προκύπτουν ως αποτέλεσμα του αερίου αποσύνθεσης που σχηματίζεται
Να αξιολογείτε τις επιπτώσεις της δοκιμής διείσδυσης ή σύνθλιψης ενός καρφιού στη μπαταρία

Όταν μια μπαταρία φορτίζεται ή εκφορτίζεται, παράγεται και απορροφάται θερμότητα. Η ισόθερμη θερμιδομετρία σε συνδυασμό με τους κυκλικούς μετρητές μπαταριών είναι ένας έξυπνος τρόπος για να χαρακτηριστεί η ροή θερμότητας και, επομένως, για να αναλυθεί ο κύκλος ζωής της μπαταρίας. Η θερμοκρασία, οι ρυθμοί φόρτισης/εκφόρτισης και το βάθος εκφόρτισης επηρεάζουν σημαντικά τη διάρκεια ζωής των κυψελών. Οι νέοι σχεδιασμοί μπαταριών (επιλογή νέου υλικού και/ή νέα συναρμολόγηση εξαρτημάτων) μπορούν να αξιολογηθούν χάρη στη μέτρηση με θερμιδομετρία. Το θερμιδόμετρο επιταχυνόμενου ρυθμού (ARC^®) επιτρέπει δοκιμές σε ισοθερμική λειτουργία με πλήρη ασφάλεια για το όργανο και τον χειριστή.

Εάν αναλύετε την απόδοση μιας μπαταρίας, μπορεί να θέλετε να:

Συλλέξετε ακριβή δεδομένα παραγωγής θερμότητας από τη μονάδα μπαταρίας
Να εκτελέσετε με απόλυτη ασφάλεια μια δοκιμή φόρτισης/εκφόρτισης χωρίς να διακινδυνεύσετε την καταστροφή του οργάνου
Να κατανοήσετε εάν υπήρξε οποιαδήποτε επιδείνωση της αρχικής απόδοσης
Να λάβετε μια υπογραφή επιδόσεων με την πάροδο του χρόνου για να αξιολογήσετε τις επιπτώσεις της γήρανσης και της ανακύκλωσης
Αξιολόγηση φυσικών και ηλεκτροχημικών αλλαγών σχεδιασμού που θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε καλύτερη μονάδα μπαταρίας

Η τεχνολογία μπαταριών ιόντων λιθίου προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα στις εφαρμογές φορητής ενέργειας, αλλά ένα σημαντικό ζήτημα είναι η ασφάλεια. Οι προγραμματιστές μπαταριών χρειάζονται εργαλεία που να τους επιτρέπουν να σχεδιάζουν ασφαλέστερες μπαταρίες χωρίς συμβιβασμούς στην απόδοση.

Μέσω ενός σχήματος "χειρότερου σεναρίου" (θερμική διαφυγή), η αδιαβατική θερμιδομετρία μπορεί να δώσει πολλές σχετικές απαντήσεις, συμπεριλαμβανομένης της θερμοκρασίας στην οποία οι κυψέλες ιόντων λιθίου ή τα συστατικά τους μπορούν να παρουσιάσουν μια εξαιρετικά εξώθερμη αντίδραση και τη σχετική πίεση. Με την ισοθερμική θερμιδομετρία, μπορούν να ληφθούν άμεσα πληροφορίες για τη θερμική διαχείριση, οι οποίες λαμβάνονται μέσω της θερμικής διαφυγής.

Εάν αναπτύσσετε ή παράγετε πρώτες ύλες για μπαταρίες, σχεδιάζετε κυψέλες και συστοιχίες μπαταριών μπορεί να θέλετε να:

Να αναλύσετε την πίεση που δημιουργείται όταν το κύτταρο της μπαταρίας εκρήγνυται στο θερμιδόμετρο
Να κατανοήσετε σε ποια θερμοκρασία εμφανίζεται εσωτερικό βραχυκύκλωμα λόγω της αποσύνθεσης των επιμέρους συστατικών
Να κατανοήσετε τι συμβαίνει χημικά και θερμικά όταν τα εσωτερικά βραχυκυκλώματα παράγουν θερμό spots μέσα στο κύτταρο
Να σχεδιάζουν κυψέλες οι οποίες είναι σχεδιασμένες έτσι ώστε να μειώνουν την πιθανότητα ανάπτυξης θερμού σημείου και κατανάλωσης της κυψέλης
Να σχεδιάζετε, select, ή να προσδιορίζετε συσκευές θερμικής ασφάλειας (π.χ. εξαερισμός, CID, PTC) με βάση δεδομένα θερμοκρασίας και πίεσης στο εσωτερικό μιας κυψέλης κατά τη διάρκεια θερμικής αποσύνθεσης και να γνωρίζετε πόσο καλά λειτουργούν αυτές οι συσκευές για τον μετριασμό των συνεπειών των αστοχιών
Να ταξινομούν μεμονωμένες κυψέλες σε σχέση με τους πιθανούς κινδύνους και τους κινδύνους τους
Να εκτελείτε με απόλυτη ασφάλεια μια ισόθερμη δοκιμή φόρτισης/εκφόρτισης χωρίς κίνδυνο καταστροφής του οργάνου
Μείωση της πιθανότητας αλυσιδωτής αντίδρασης αστοχιών κυψελών λόγω μεταφοράς θερμότητας μεταξύ γειτονικών κυψελών