Dachzeile eingeben
Akun testaus lämpöanalyysin avulla
Select menetelmäsi tarpeidesi mukaan:
| DSC | TG | STA | EGA | DIL | LFA | MMC | ARC® | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Akun raaka-aine | +++ | +++ | +++ | +++ | + | + | n.a. | ei ole. |
| Komponentit (anodit / katodit / erottimet / PCT) | +++ | + | ++ | + | +++ | +++ | ++ | + |
| Solun suunnittelu | n.a. | ei sovelleta. | ei sovelleta. | ei sovelleta. | ei sovelleta. | +++ | n.a. | +++ |
| Suorituskyky ja turvallisuus | +++ | + | +++ | +++ | n.a. | ei ole. | +++ | ++ |
| Elinkaari | ei sovelleta. | ei sovelleta. | ei ole. | ei sovelleta. | ei sovelleta. | ei ole. | ei ole. | +++ |
| Kierrätys | +++ | +++ | +++ | +++ | +++ | n.a. | ei ole. | ++ |
Paristotutkimukseen panostetaan tällä hetkellä paljon. Tavoitteena on löytää uusia materiaaleja, jotka mahdollistavat paremman energia- ja tehotiheyden sekä tehokkaamman energian varastoinnin. Tämä edellyttää kehittyneitä mittalaitteita materiaalien, kuten anodi- ja katodimateriaalien, separaattorien, elektrolyyttien ja rajakerrosten, tuotantoa ja karakterisointia varten.
Jos kehität tai tuotat raaka-aineita akkuteollisuudelle, saatat haluta:
- Karakterisoida nano-/amorfisia/heikosti kiteisiä materiaaleja
- Ymmärtää materiaalien käyttäytymistä ja stabiilisuutta lämpötilan funktiona
- Saada selville kehittyneiden kaasujen kemiallinen tunnistaminen (reaktio, HajoamisreaktioHajoamisreaktio on kemiallisen yhdisteen lämpöreaktio, jossa muodostuu kiinteitä ja/tai kaasumaisia tuotteita. hajoaminen, desorptio)
- Ymmärtää akkujen raaka-aineiden LämpöstabiilisuusMateriaali on lämpöstabiili, jos se ei hajoa lämpötilan vaikutuksesta. Yksi tapa määrittää aineen lämpöstabiilisuus on käyttää TGA-analysaattoria (termogravimetrinen analysaattori). lämpöstabiilisuus
- Saadaan selville faasimuunnokset ja faasidiagrammit
- Hankkia lämpöominaisuustietoja, jotka voidaan sisällyttää kennojen ja akkupakettien lämpömallinnusohjelmiin
Kun uudet raaka-aineet on valittu, elektrodien suunnittelu johtaa niiden valmistukseen ja käyttöön liittyviin kysymyksiin. Meillä osoitteessa NETZSCH on käytössämme täydellinen valikoima laitteita, joilla voimme karakterisoida näitä elektrodeja, erottimia ja elektrolyyttejä.
Jos kehität tai tuotat akkukomponentteja, kannattaa tutustua seuraaviin osoitteisiin:
.
- Karakterisoida termomekaanisia ominaisuuksia, kuten kutistumista ja painonhäviötä sintrauksen ja lämpölaajenemisen aikana
- Luonnehtia elektrodin lämmönjohtavuutta
- Mitata saman huokoisuuden omaavien elektrodien lämpökapasiteetti ja LämmönjohtavuusLämmönjohtavuus (λ, yksikkö W/(m-K)) kuvaa lämmön muodossa olevan energian kulkeutumista massakappaleen läpi lämpötilagradientin vaikutuksesta (ks. kuva 1). Termodynamiikan toisen lain mukaan lämpö virtaa aina alemman lämpötilan suuntaan.lämmönjohtavuus
- Parantaa katodin lämpöstabiilisuutta
- Analysoi elektrodin lämpökäyttäytymistä korkeassa paineessa
- Havaita komponenttien väliset yhteensopimattomuusongelmat
- Kehitetään laadunvalvontamenetelmiä valmistusta ja prosessin skaalausta varten
Jokaisella sovelluksella on erilaiset suorituskykyvaatimukset ja rajoitukset. Mikään yksittäinen kemia ei ole oikea ratkaisu kaikkiin sovelluksiin. Komponentteja voidaan joutua muuttamaan sovelluksen tarpeiden muuttuessa ja uusien teknologioiden tullessa saataville. Hyvin suunniteltu lämmönhallintajärjestelmä on ratkaisevan tärkeä akkukennojen käyttöiän ja suorituskyvyn kannalta. Sähkökemiallisina laitteina lämpötila vaikuttaa akkujen suorituskykyyn ja käyttöikään. Korkeat lämpötilat lisäävät sivureaktioita ja rajapintojen hajoamista, mikä lyhentää akun käyttöikää ja lisää akun vaihtokustannuksia.
Täsmällisesti kalibroitujen akkujärjestelmien kehittäminen edellyttää tarkkoja mittauksia akkukennojen tuottamasta lämmöstä koko lataus-/purkaussyklien ajan sekä akkujen käyttäytymisestä väärinkäytöstestien aikana.
Jos kehität tai tuotat akkukennoja, kannattaa tutustua seuraaviin seikkoihin:
.
- Ymmärtää kennon suunnittelun vaikutus akun suorituskykyyn
- Tuntea lämpötila, jossa litiumioniakkujen tai niiden komponenttien reaktio voi olla erittäin EksoterminenNäytteen siirtyminen tai reaktio on eksoterminen, jos siinä syntyy lämpöä.eksoterminen
- Tuntea reaktion aikana vapautuvan energian määrä, reaktion nopeus ja muodostuvan hajoamiskaasun seurauksena syntyvät painetasot
- Arvioi naulan tunkeutumisen tai puristustestin vaikutus akkuun
Kun akkua ladataan tai puretaan, syntyy ja absorboituu lämpöä. IsoterminenKontrolloidussa ja vakiolämpötilassa tehtäviä testejä kutsutaan isotermisiksi.Isoterminen kalorimetria akkukierron yhteydessä on älykäs tapa luonnehtia lämpövirtaa ja siten analysoida akun elinkaarta. Lämpötila, lataus-/purkausnopeus ja purkaussyvyys vaikuttavat kukin merkittävästi kennojen elinikään. Uusia akkusuunnitelmia (uuden materiaalin valinta ja/tai komponenttien uusi kokoonpano) voidaan arvioida kalorimetriamittausten avulla. Kiihtyvyyskalorimetri (ARC®), joka on varustettu 3D-anturilla, mahdollistaa testauksen isotermisessä tilassa täysin turvallisesti laitteen ja käyttäjän kannalta.
Jos analysoit akun suorituskykyä, voit haluta:
- Kerätä tarkkoja lämmöntuottotietoja akkumoduulista
- Suorittaa lataus-/purkaustesti täysin turvallisesti ottamatta riskiä laitteen tuhoutumisesta
- Ymmärtää, onko alkuperäinen suorituskyky heikentynyt
- Saada suorituskyvyn tunnusluku ajan mittaan, jotta voidaan arvioida ikääntymisen ja syklimisen vaikutuksia
- Arvioidaan fysikaalisia ja sähkökemiallisia suunnittelumuutoksia, jotka voisivat johtaa parempiin akkumoduuleihin
Kun akkujen käyttöikä on lopussa, ne kerätään talteen ja joko kunnostetaan tai käytetään uudelleen vähemmän vaativissa sovelluksissa tai akku puretaan ja jokainen yksittäinen komponentti kierrätetään. Akut koostuvat erilaisista polymeereistä, oksideista ja metallimateriaaleista. Lämpöanalyysi on hyödyllinen karakterisointiväline tällä alalla.
Jos olet akkujen kierrätysalalla, kannattaa tutustua seuraavaan osoitteeseen:
.
- Arvioida pääkomponenttien fyysisen erottelun toteutettavuutta
- Arvioida eri komponenttien vapauttamisen tehokkuutta, kun akku muunnetaan palasiksi
- Luonnehtia akun kutakin komponenttia, kun se on pirstaloitunut
- Luonnehtia nano- / amorfisia / huonosti kiteisiä kierrätysmateriaaleja
- Ymmärtää kierrätysmateriaalien materiaalin käyttäytymistä lämpötilan funktiona
Litiumioniakkuteknologia tarjoaa monia etuja kannettavassa energiantuotannossa, mutta yksi merkittävä huolenaihe on turvallisuus. Akkujen kehittäjät tarvitsevat työkaluja, joiden avulla he voivat suunnitella turvallisempia akkuja suorituskyvystä tinkimättä.
Adiabaattisen kalorimetrian avulla voidaan "pahimman tapauksen skenaarion" (LämpökatkosTerminen karkaaminen on tilanne, jossa kemiallinen reaktori ei ole hallinnassa kemiallisen reaktion aiheuttaman lämpötilan ja/tai paineen tuotannon suhteen. Termisen karkaamisen simulointi suoritetaan yleensä kalorimetrilaitteella kiihdytetyn nopeuskalorimetrian mukaisesti (ARC).terminen karkaaminen) avulla saada monia olennaisia vastauksia, kuten lämpötila, jossa litiumioniakkujen tai niiden komponenttien reaktio voi olla erittäin EksoterminenNäytteen siirtyminen tai reaktio on eksoterminen, jos siinä syntyy lämpöä.eksoterminen, ja siihen liittyvä paine. Isotermisellä kalorimetrialla voidaan suoraan saada lämpöhallintaa varten tietoa, joka saadaan termisen karkaamisen avulla.
Jos kehität tai tuotat akkujen raaka-aineita, suunnittelet akkukennoja ja -paketteja, saatat haluta:
.
- Tutkia akun lämpökarkulaisuutta sekä normaali- että väärinkäytöstilanteissa
- Analysoida paine, joka syntyy, kun akkukenno räjähtää kalorimetrissä
- Ymmärtää, missä lämpötilassa sisäinen oikosulku tapahtuu yksittäisten komponenttien hajoamisen vuoksi
- Ymmärtää, mitä tapahtuu kemiallisesti ja termisesti, kun sisäinen oikosulku aiheuttaa kuumia kohtia kennon sisällä
- Suunnittele kennoja, jotka on suunniteltu siten, että kuumien pisteiden kasvun ja kennon kulumisen todennäköisyys vähenee
- Suunnitella, select, tai määritellä termisiä turvalaitteita (esim. tuuletusaukko, CID, PTC) kennon sisäisten lämpötila- ja painetietojen perusteella termisen hajoamisen aikana ja tietää, kuinka hyvin nämä laitteet toimivat vikojen seurausten lieventämisessä
- Luokittelemaan yksittäisiä kennoja niiden mahdollisten riskien ja vaarojen perusteella
- Suorittaa IsoterminenKontrolloidussa ja vakiolämpötilassa tehtäviä testejä kutsutaan isotermisiksi.isoterminen lataus-/purkaustesti täysin turvallisesti ilman laitteen tuhoutumisriskiä
- Vähennetään vierekkäisten kennojen välisestä lämmönsiirrosta johtuvien kennovikojen ketjureaktioiden todennäköisyyttä
Valkoisen kirjan suositukset sinulle:
- Valkoinen kirja: Battery Safety (thermal runaway) - Adiabatic Calorimetry for advances battery testing (englanninkielinen versio)
- Valkoinen kirja: Akun kiertokulku - Isoterminen kalorimetria akkutestauksen edistämiseksi (englanninkielinen versio)