Introducción
La pila de botón es una small pila única con forma de cilindro o botón. Se utiliza en muchos dispositivos electrónicos portátiles de uso cotidiano small, como relojes, calculadoras, mandos a distancia, juguetes electrónicos, linternas LED small, etc. Se fabrica en grandes cantidades cada año en todo el mundo. Existen varios tipos de pilas de botón en función de su composición química: pilas de plata, pilas alcalinas, pilas de zinc-aire y pilas de litio. Algunas no son recargables, mientras que otras sí lo son, como la pila de ión-litio o la pila Ni-MH. En comparación con las pilas no recargables y desechables, las recargables cuestan más al principio, pero su mayor vida útil las convierte en una mejor inversión para los consumidores. Además, las pilas recargables tienen menos impacto en el medio ambiente, ya que los productos químicos de las pilas suelen ser tóxicos y pueden contaminar el entorno. Además, las pilas recargables de iones de litio ofrecen una mayor DensidadThe mass density is defined as the ratio between mass and volume. densidad de potencia y capacidad.
Son muchos los parámetros que influyen en el rendimiento de una pila recargable de botón, como la temperatura y las condiciones de los ciclos. Para el fabricante de pilas de botón es muy importante conocer la generación de calor durante los ciclos de carga y descarga para comprender la eficiencia energética de la pila y mejorar su rendimiento y vida útil. También es imprescindible poder examinar la seguridad de toda la pila monedero cuando se somete a altas temperaturas. Esta nota de aplicación muestra el ciclo isotérmico de una pila tipo botón de iones de litio en un novedoso sistema tipo DSC dedicado a la investigación y el control de calidad de las pilas tipo botón.
Instrumentación
El nuevo instrumento utilizado es el módulo de pila de botón de alta temperatura en NETZSCH Calorímetro de módulo múltiple (MMC)Dispositivo calorimétrico de modo múltiple que consta de una unidad de base y módulos intercambiables. Un módulo está preparado para la calorimetría de tasa de aceleración (ARC), el ARC-Module. Un segundo se utiliza para pruebas de barrido (Módulo de barrido) y un tercero está relacionado con las pruebas de baterías para pilas de monedas (Módulo de pilas de monedas).MMC 274 Nexus® (fig 1). Se trata del único sistema de tipo DSC del mundo para la investigación y el control de calidad de pilas de botón. El componente clave de este nuevo instrumento es el sensor (figs. 2 y 3). Presenta un innovador diseño de medición diferencial basado en termopila para mejorar la sensibilidad y la estabilidad de la medición del flujo de calor.
Está diseñado para alojar una pila de botón entera como muestra. El ciclador de batería externo puede conectarse fácilmente al instrumento a través de un conector LEMO plug-and-play. El ciclo isotérmico de la pila de botón puede realizarse fácilmente en diversas condiciones de carga/descarga. El nuevo instrumento también puede realizar un escaneo DSC en una pila de botón completa, lo que antes no era posible.
Resultados
Se utilizó como muestra una pila tipo moneda de iones de litio LiR2032 y como referencia un bloque de aluminio del mismo tamaño. La pila se mantuvo a 40°C durante todo el experimento. La carga y descarga a corriente constante y voltaje constante (CCCV) se realizó a 40 mA desde 4,2 V a 3,0 V utilizando un ciclador de baterías externo. Se realizaron varios ciclos y los datos de flujo de calor fueron bastante reproducibles. Los datos muestran que la carga se caracteriza por una endotermia corta seguida de una reacción exotérmica small mientras que la descarga se caracteriza por una reacción exotérmica larga (fig. 4). Los datos pueden integrarse fácilmente para obtener la energía eléctrica que entra o sale de la pila de botón y el calor liberado al mismo tiempo (fig. 5). Esto hace que el cálculo de la eficiencia de la batería sea sencillo tanto para los procesos de carga como de descarga, como se muestra en la figura 4. Sin la información térmica de la calorimetría HT Módulo para Pilas tipo BotónA calorimeter module being part of the Multiple Module Calorimeter (MMC) allowing for scanning and isothermal tests of complete coins of variable size. The DSC-like twin design gives a differential signal of the heat signature during a heating ramp or charging and discharging of batteries.Coin Cell , la eficiencia sólo puede estimarse.
Conclusión
El nuevo módulo de alta temperatura para pilas monedero de Calorímetro de módulo múltiple (MMC)Dispositivo calorimétrico de modo múltiple que consta de una unidad de base y módulos intercambiables. Un módulo está preparado para la calorimetría de tasa de aceleración (ARC), el ARC-Module. Un segundo se utiliza para pruebas de barrido (Módulo de barrido) y un tercero está relacionado con las pruebas de baterías para pilas de monedas (Módulo de pilas de monedas).MMC 274 Nexus® es un calorímetro dedicado al análisis de pilas monedero. Su innovador sensor incorpora el principio diferencial para obtener datos de alta calidad. El sensor está diseñado para adaptarse a pilas de botón comerciales de distintos tamaños. Se puede cargar y descargar fácilmente una pila de botón entera. El software flexible permite los modos isotérmico y de barrido para una caracterización completa de la pila de botón. Gracias a este nuevo instrumento, se puede obtener información precisa sobre el flujo de calor durante la prueba de carga/descarga en diversas condiciones. La eficiencia de la batería puede calcularse directamente con el calor total implicado durante el periodo de carga o descarga. Esta información resulta muy útil a los investigadores de baterías para conocer la química de la pila dentro de la célula y comprender su rendimiento.