Akkumulátorok vizsgálata termikus analízis segítségével

Jelenleg jelentős erőfeszítések folynak az akkumulátorok kutatására. A cél olyan új anyagok megtalálása, amelyek nagyobb energia- és teljesítménysűrűséget, valamint hatékonyabb energiatárolást tesznek lehetővé. Ehhez kifinomult műszerekre van szükség az olyan anyagok előállításához és jellemzéséhez, mint az anód- és katódanyagok, szeparátorok, elektrolitok, határrétegek.

Ha Ön az akkumulátoripar számára fejleszt vagy gyárt nyersanyagokat, akkor érdemes lehet:

• Nano-/amorfózus/gyengén kristályos anyagok jellemzése
• Az anyagok viselkedésének és stabilitásának megértése a hőmérséklet függvényében
• Megszerezni a keletkező gázok kémiai azonosítását (reakció, Bomlási reakcióA bomlási reakció egy kémiai vegyület szilárd és/vagy gáznemű termékeket képező, hő hatására lejátszódó reakciója. bomlás, deszorpció)
• Az akkumulátor-alapanyagok HőstabilitásEgy anyag hőstabil, ha a hőmérséklet hatására nem bomlik el. Egy anyag hőstabilitásának meghatározására a TGA (termogravimetriás analizátor) egyik módja. hőstabilitásának megértése
• Fázisátalakulások, fázisdiagramok megismerése
• Hőtani tulajdonságokra vonatkozó adatok megszerzése a cellák és akkumulátorok termikus modellezési programjaiba való beépítéshez

Az új nyersanyagok kiválasztása után az elektródák tervezése az előállításukkal és felhasználásukkal kapcsolatos kérdéseket vet fel. Mi a NETZSCH oldalon teljes műszerparkkal rendelkezünk ezen elektródák, szeparátorok, elektrolitok jellemzésére.

Ha akkumulátor-alkatrészeket fejleszt vagy gyárt, érdemes lehet:

• Jellemezze a hőmechanikai tulajdonságokat, mint például a zsugorodás és a súlyveszteség a SzinterezésA szinterezés olyan gyártási eljárás, amelynek során kerámia- vagy fémporból mechanikailag erős testet alakítanak ki. szinterezés és a hő tágulás során
• Az elektróda Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képességének jellemzése
• Mérje meg az azonos porozitású elektródák hőkapacitását és hővezetési tényezőjét
• A katód HőstabilitásEgy anyag hőstabil, ha a hőmérséklet hatására nem bomlik el. Egy anyag hőstabilitásának meghatározására a TGA (termogravimetriás analizátor) egyik módja. hőstabilitásának javítása
• Elemezze az elektród hőviselkedését nagy nyomás alatt
• Az alkatrészek közötti összeférhetetlenségi problémák felderítése
• QC-módszerek kidolgozása a gyártáshoz és a folyamat méretnöveléséhez

Minden alkalmazásnak eltérő teljesítménykövetelményei és korlátai vannak. Nincs olyan kémia, amely minden alkalmazáshoz megfelelő megoldást jelentene. Az alkalmazás igényeinek változásával és az új technológiák megjelenésével szükség lehet az összetevők módosítására. A jól megtervezett hőkezelő rendszer kritikus fontosságú az akkumulátorcellák élettartama és teljesítménye szempontjából. Az akkumulátorok mint elektrokémiai eszközök teljesítményét és élettartamát befolyásolja a hőmérséklet. A magas hőmérséklet fokozza az oldalreakciókat és a határfelületi határrétegek Bomlási reakcióA bomlási reakció egy kémiai vegyület szilárd és/vagy gáznemű termékeket képező, hő hatására lejátszódó reakciója. bomlását, ami lerövidíti az akkumulátor élettartamát és növeli az akkumulátorok cseréjének költségeit.

A pontosan kalibrált akkumulátorrendszerek fejlesztése az akkumulátorcellák által a töltési/kisütési ciklusok teljes skálája során keletkező hő pontos mérésére, valamint a visszaélési tesztek során tanúsított viselkedésre támaszkodik.

Ha akkumulátorcellákat fejleszt vagy gyárt, érdemes lehet:

• Értse meg a cellatervezés hatását az akkumulátor teljesítményére
• Ismerje azt a hőmérsékletet, amelynél a lítiumion-cellák vagy azok összetevői erősen exoterm reakciót mutathatnak
• Ismerje a reakció során felszabaduló energia mennyiségét, a reakció sebességét és a keletkező bomlási gázok következtében kialakuló nyomásszinteket
• Értékelje a szög behatolásának vagy az akkumulátoron végzett nyomóvizsgálatnak a hatását

Az akkumulátor töltésekor vagy kisütésekor hő keletkezik és elnyelődik. Az IzotermikusAz ellenőrzött és állandó hőmérsékleten végzett vizsgálatokat izotermikusnak nevezzük.izotermikus kalorimetria az akkumulátor-ciklálókkal kapcsolatban okos módja a hőáramlás jellemzésének, és így az akkumulátor élettartamának elemzésének. A hőmérséklet, a töltési/kisütési sebesség és a kisütési mélység mindegyike jelentős hatással van a cellák ciklusos élettartamára. A kalorimetriás méréseknek köszönhetően új akkumulátor-konstrukciók (új anyag és/vagy új alkatrészek kiválasztása) értékelhetők. A gyorsító kaloriméter (ARC^®), amely 3D érzékelővel van felszerelve, lehetővé teszi az IzotermikusAz ellenőrzött és állandó hőmérsékleten végzett vizsgálatokat izotermikusnak nevezzük.izotermikus üzemmódban történő vizsgálatot a műszer és a kezelő teljes biztonsága mellett.

Ha elemzi az akkumulátor teljesítményét, akkor érdemes lehet:

• Pontos hőtermelési adatok gyűjtése az akkumulátor-modulról
• Teljes biztonságban, a műszer tönkretételének kockázata nélkül elvégezni a töltési/kisütési tesztet
• Megérteni, hogy történt-e bármilyen romlás az eredeti teljesítményben
• Az öregedés és a ciklikusság hatásainak értékeléséhez az idő múlásával egy teljesítményszignatúrát kapjon
• Értékelje a fizikai és elektrokémiai tervezési változtatásokat, amelyek jobb akkumulátor-modulokhoz vezethetnek

Amikor az akkumulátorok elérik élettartamuk végét, összegyűjtik őket, hogy vagy felújítsák vagy kevésbé igényes alkalmazásokban újra felhasználják őket, vagy szétszerelik az akkumulátort, és minden egyes alkatrészt újrahasznosítanak. Az akkumulátorok különböző polimerek, oxidok, fémek összeállításából épülnek fel. A hőelemzés hasznos jellemzési eszköz ezen a területen.

Ha az akkumulátorok újrahasznosításával foglalkozik, akkor érdemes lehet:

• Értékelje a fő alkotóelemek fizikai szétválasztásának megvalósíthatóságát
• Értékelje a különböző összetevők felszabadulásának hatékonyságát, amikor az akkumulátort darabokra bontják
• Jellemezze az akkumulátor egyes összetevőit, amikor darabokra törik
• Jellemezze a nano / amorf / gyengén kristályos újrahasznosított anyagokat
• Az újrahasznosított anyagok stabilitásának anyagi viselkedésének megértése a hőmérséklet függvényében

A lítiumion-akkumulátor technológia számos előnyt kínál a hordozható energiaellátás területén, de az egyik legnagyobb gondot a biztonság jelenti. Az akkumulátorfejlesztőknek olyan eszközökre van szükségük, amelyek lehetővé teszik számukra, hogy biztonságosabb akkumulátorokat tervezzenek a teljesítmény csökkentése nélkül.

A "legrosszabb eset" (Termikus elszabadulásA termikus elszabadulás az a helyzet, amikor egy kémiai reaktor a kémiai reakció által okozott hőmérséklet- és/vagy nyomásnövekedés miatt irányíthatatlanná válik. A termikus elszabadulás szimulációját általában a gyorsított sebességű kalorimetria (ARC) szerinti kalorimetriás készülékkel végzik.termikus elszabadulás) séma segítségével az AdiabatikusAz adiabatikus olyan rendszert vagy mérési módot ír le, amelyben nincs hőcsere a környezettel. Ez az üzemmód a gyorsuló sebességű kalorimetria módszerének (ARC) megfelelő kalorimetriás készülékkel valósítható meg. Egy ilyen készülék fő célja a forgatókönyvek és a termikus elszabaduló reakciók tanulmányozása. Az adiabatikus üzemmód rövid leírása a következő: "nincs hő befelé - nincs hő kifelé".adiabatikus kalorimetria számos fontos választ adhat, többek között arra a hőmérsékletre, amelyen a lítiumion-cellák vagy azok összetevői erősen exoterm reakciót mutathatnak, valamint a kapcsolódó nyomásra. Az IzotermikusAz ellenőrzött és állandó hőmérsékleten végzett vizsgálatokat izotermikusnak nevezzük.izotermikus kalorimetriával a termikus elszabadulással nyert információk közvetlenül nyerhetők a hőkezeléshez.

Ha akkumulátorokhoz fejleszt vagy gyárt nyersanyagokat, akkumulátorcellákat és -csomagokat tervez, akkor érdemes lehet:

• Vizsgálja meg az akkumulátor Termikus elszabadulásA termikus elszabadulás az a helyzet, amikor egy kémiai reaktor a kémiai reakció által okozott hőmérséklet- és/vagy nyomásnövekedés miatt irányíthatatlanná válik. A termikus elszabadulás szimulációját általában a gyorsított sebességű kalorimetria (ARC) szerinti kalorimetriás készülékkel végzik.termikus elszabadulását normál és visszaélésszerű helyzetekben egyaránt
• Elemezze a kaloriméterben az akkumulátorcella robbanásakor keletkező nyomást
• Értse meg, hogy milyen hőmérsékleten következik be belső rövidzárlat az egyes alkatrészek bomlása miatt
• Értse meg, mi történik kémiailag és termikusan, amikor a belső rövidzárlat forró pontokat hoz létre a cellán belül
• Tervezzen olyan cellákat, amelyek úgy vannak kialakítva, hogy csökkentsék a forró pontok kialakulásának és a cella elhasználódásának valószínűségét
• Tervezzen, select, vagy határozzon meg termikus biztonsági eszközöket (pl. szellőző, CID, PTC) a cellán belüli hőmérséklet- és nyomásadatok alapján a termikus Bomlási reakcióA bomlási reakció egy kémiai vegyület szilárd és/vagy gáznemű termékeket képező, hő hatására lejátszódó reakciója. bomlás során, és tudja, hogy ezek az eszközök mennyire jól működnek a meghibásodások következményeinek enyhítésében
• Az egyes cellák osztályozása a potenciális kockázatok és veszélyek szempontjából
• IzotermikusAz ellenőrzött és állandó hőmérsékleten végzett vizsgálatokat izotermikusnak nevezzük.Izotermikus töltési/kisülési tesztek teljes biztonsággal történő lefuttatása a műszer tönkretételének kockázata nélkül
• A szomszédos cellák közötti hőszállítás miatt fellépő cellahibák láncreakciójának valószínűségének csökkentése

Fehér könyvünk ajánlásai az Ön számára:

• Fehér könyv: Akkumulátor-biztonság (Termikus elszabadulásA termikus elszabadulás az a helyzet, amikor egy kémiai reaktor a kémiai reakció által okozott hőmérséklet- és/vagy nyomásnövekedés miatt irányíthatatlanná válik. A termikus elszabadulás szimulációját általában a gyorsított sebességű kalorimetria (ARC) szerinti kalorimetriás készülékkel végzik.termikus elszabadulás) - AdiabatikusAz adiabatikus olyan rendszert vagy mérési módot ír le, amelyben nincs hőcsere a környezettel. Ez az üzemmód a gyorsuló sebességű kalorimetria módszerének (ARC) megfelelő kalorimetriás készülékkel valósítható meg. Egy ilyen készülék fő célja a forgatókönyvek és a termikus elszabaduló reakciók tanulmányozása. Az adiabatikus üzemmód rövid leírása a következő: "nincs hő befelé - nincs hő kifelé".Adiabatikus kalorimetria az akkumulátorok előzetes teszteléséhez (angol nyelvű változat)
• White Paper: Battery Cycling - Isothermal Calorimetry for advances battery testing (angol nyelvű változat)