Introduzione
LaModulo cella a monetaUn modulo calorimetrico facente parte del Calorimetro a moduli multipli (MMC) che consente di eseguire test a scansione e isotermici di monete complete di dimensioni variabili. Il design gemello simile al DSC fornisce un segnale differenziale della firma termica durante una rampa di riscaldamento o la carica e la scarica delle batterie. cella a moneta è una small cella singola a forma di cilindro o di bottone. È utilizzata in molti small dispositivi elettronici portatili di uso quotidiano, tra cui orologi, calcolatrici, telecomandi, giocattoli elettronici, torce a LED small ecc. Viene prodotta in grandi quantità ogni anno in tutto il mondo. Esistono diversi tipi di pile a moneta in base alla composizione chimica, tra cui le pile all'argento, le pile alcaline, le pile zinco-aria e le pile al litio. Alcune non sono ricaricabili, mentre altre sono ricaricabili, come le pile a moneta agli ioni di litio o le pile a moneta Ni-MH. Rispetto alle celle non ricaricabili e monouso, le celle ricaricabili costano inizialmente di più, ma la loro maggiore durata le rende un investimento migliore per i consumatori. Inoltre, le celle ricaricabili hanno un impatto minore sull'ambiente, poiché le sostanze chimiche delle batterie sono spesso tossiche e possono inquinare l'ambiente. Inoltre, le celle ricaricabili agli ioni di litio offrono una maggiore densità di potenza e capacità.
Molti parametri influenzano le prestazioni delle celle a moneta ricaricabili, tra cui la temperatura e le condizioni di ciclo. Per i produttori di celle a bottone è molto importante conoscere la generazione di calore durante i cicli di carica/scarica, al fine di comprendere l'efficienza energetica della cella e migliorarne le prestazioni e la durata. È inoltre indispensabile poter esaminare la sicurezza dell'interaModulo cella a monetaUn modulo calorimetrico facente parte del Calorimetro a moduli multipli (MMC) che consente di eseguire test a scansione e isotermici di monete complete di dimensioni variabili. Il design gemello simile al DSC fornisce un segnale differenziale della firma termica durante una rampa di riscaldamento o la carica e la scarica delle batterie. cella a moneta quando è sottoposta a temperature elevate. Questa nota applicativa mostra il ciclo IsotermicoI test a temperatura controllata e costante sono detti isotermici.isotermico di una pila a bottone agli ioni di litio in un nuovo sistema simile al DSC dedicato alla ricercaarch e al controllo di qualità delle pile a bottone.
Strumentazione
Il nuovo strumento utilizzato è il modulo per celle a bottone ad alta temperatura su NETZSCH Calorimetro a moduli multipli (MMC)Un dispositivo calorimetrico a modalità multipla costituito da un'unità di base e da moduli intercambiabili. Un modulo è predisposto per la calorimetria a velocità accelerata (ARC), il modulo ARC. Un secondo è utilizzato per i test di scansione (Scanning Module) e un terzo è relativo ai test sulle batterie per celle a moneta (Coin Cell Module).MMC 274 Nexus® (fig. 1). Si tratta dell'unico sistema simile al DSC per la ricercaarch e il controllo di qualità delle batterie a bottone al mondo. Il componente chiave di questo nuovo strumento è il sensore (fig. 2 e 3). È caratterizzato da un innovativo design di misurazione differenziale basato su termopile per migliorare la sensibilità e la stabilità della misurazione del flusso di calore.
È progettato per contenere un'intera batteria a bottone come campione. Il ciclatore a batteria esterno può essere facilmente collegato allo strumento tramite un connettore LEMO plug-and-play. È possibile eseguire facilmente cicli isotermici di celle a bottone in varie condizioni di carica/scarica. Il nuovo strumento può anche eseguire la scansione DSC su un'intera pila a bottone, cosa che prima non era possibile.
Risultati
Come campione è stata utilizzata una batteria a moneta agli ioni di litio LiR2032 e come riferimento un blocco di alluminio delle stesse dimensioni. La cella è stata mantenuta a 40°C per tutta la durata dell'esperimento. La carica e la scarica a corrente costante (CCCV) sono state effettuate a 40 mA da 4,2 V a 3,0 V utilizzando un ciclatore di batterie esterno. Sono stati eseguiti diversi cicli e i dati sul flusso di calore sono risultati abbastanza riproducibili. I dati mostrano che la carica è caratterizzata da una breve endoterma seguita da una reazione esotermica small mentre la scarica è caratterizzata da una lunga reazione esotermica (fig. 4). I dati possono essere facilmente integrati per ottenere l'energia elettrica in entrata o in uscita dalla pila a moneta e il calore rilasciato allo stesso tempo (fig. 5). In questo modo, il calcolo dell'efficienza della batteria è semplice sia per i processi di carica che di scarica, come mostrato nella figura 4. Senza le informazioni sul calore fornite dalla calorimetria HT Coin Cell, l'efficienza può essere solo stimata.
Conclusione
Il nuovo modulo per celle a moneta ad alta temperatura di Calorimetro a moduli multipli (MMC)Un dispositivo calorimetrico a modalità multipla costituito da un'unità di base e da moduli intercambiabili. Un modulo è predisposto per la calorimetria a velocità accelerata (ARC), il modulo ARC. Un secondo è utilizzato per i test di scansione (Scanning Module) e un terzo è relativo ai test sulle batterie per celle a moneta (Coin Cell Module).MMC 274 Nexus® è un calorimetro dedicato all'analisi delle celle a moneta. Il suo innovativo sensore incorpora il principio differenziale per ottenere dati di alta qualità. Il sensore è progettato per accogliere batterie a bottone commerciali di diverse dimensioni. Un'intera batteria a bottone può essere facilmente caricata e scaricata. Il software flessibile consente di utilizzare sia la modalità isoterma che quella di scansione per una caratterizzazione completa delle celle a moneta. Grazie a questo nuovo strumento, è possibile ottenere informazioni accurate sul flusso di calore durante i test di carica/scarica in varie condizioni. L'efficienza della batteria può essere calcolata direttamente con il calore totale coinvolto durante il periodo di carica o scarica. Queste informazioni sono molto utili per la ricerca di batteriearcper ottenere informazioni sulla chimica della batteria all'interno della cella e per comprenderne le prestazioni.