はじめに
コイン電池は、small 、円柱またはボタンの形をした単電池である。時計、電卓、リモコン、電子玩具、small LED懐中電灯など、多くの日常的なsmall 携帯電子機器に使用されている。世界中で毎年大量に生産されている。コイン電池には、銀電池、アルカリ電池、空気亜鉛電池、リチウム電池など、化学組成に基づいていくつかの種類があります。充電式でないものもあれば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池のように充電できるものもある。非充電式の使い捨て電池に比べ、充電式電池は初期コストが高いが、寿命が長いため、消費者にとっては良い投資となる。さらに、充電式電池は環境への影響が少ない。バッテリーの化学薬品は有毒であることが多く、環境を汚染する可能性があるからだ。また、リチウムイオン二次電池はより高い出力密度と容量を提供する。
温度やサイクル条件など、多くのパラメータがコイン型二次電池の性能に影響を与えます。コイン電池メーカーにとって、セルのエネルギー効率を把握し、セルの性能と寿命を向上させるためには、充放電サイクル中の発熱量を知ることが非常に重要です。また、コイン・セル全体が高温にさらされた場合の安全性を調べることも不可欠です。このアプリケーションノートでは、コイン型電池の研究および品質管理に特化した新しいDSCライクなシステムでのリチウムイオンコイン電池の等温サイクルについて説明します。
計装
新しい装置は、NETZSCH マルチモジュール熱量計（MMC）ベースユニットと交換可能なモジュールからなるマルチモード熱量計装置。1つのモジュールは加速熱量測定用（ARC® ）で、ARC®-モジュールです。2つ目のモジュールはスキャニング試験に使用され（スキャニングモジュール）、3つ目のモジュールはコイン電池の電池試験に使用されます（コイン電池モジュール）。MMC 274Nexus の高温コイン電池モジュールである（図1）。コイン型電池の研究および品質管理のための、世界で唯一のDSC類似システムである。この新しい装置の主要コンポーネントはセンサーである（図2と3）。熱流測定の感度と安定性を向上させるため、サーモパイルに基づく革新的な差動測定設計を採用しています。
サンプルとしてコイン電池を丸ごと保持できるように設計されています。外部バッテリーサイクラーはプラグアンドプレイのLEMOコネクターで簡単に接続できます。様々な充放電条件下でコイン電池の等温サイクルを簡単に行うことができます。また、従来は不可能であったコイン電池全体のDSCスキャンも可能です。
結果
LiR2032リチウムイオンコイン電池をサンプルとして使用し、同じサイズのアルミニウムブロックをリファレンスとして使用した。セルは実験中40℃に保たれた。定電流-定電圧（CCCV）充放電は、外部バッテリーサイクラーを使用して4.2Vから3.0Vまで40mAで行った。いくつかのサイクルが実行され、ヒートフローデータはかなり再現性があった。このデータから、充電は短い吸熱反応に続くsmall 発熱反応を特徴とし、放電は長い発熱反応を特徴とすることがわかる（図4）。このデータは簡単に積分でき、コイン電池から出入りする電気エネルギーと同時に放出される熱を得ることができる（図5）。これにより、図4に示すように、充電と放電の両方のプロセスにおいて、バッテリー効率を簡単に計算することができます。HTコインセルの熱量測定による熱の情報がなければ、効率は推定でしかありません。
結論
マルチモジュール熱量計（MMC）ベースユニットと交換可能なモジュールからなるマルチモード熱量計装置。1つのモジュールは加速熱量測定用（ARC® ）で、ARC®-モジュールです。2つ目のモジュールはスキャニング試験に使用され（スキャニングモジュール）、3つ目のモジュールはコイン電池の電池試験に使用されます（コイン電池モジュール）。MMC 274Nexus の新しい高温コインセルモジュールは、コインセル分析専用の熱量計です。その革新的なセンサーは、高品質のデータを得るために差動原理を組み込んでいます。このセンサーは、さまざまなサイズの市販コイン電池に対応できるように設計されています。コイン型電池を丸ごと簡単に出し入れできます。柔軟なソフトウェアにより、等温モードとスキャニングモードの両方でコイン電池の完全な特性評価が可能です。この新しい測定器のおかげで、様々な条件下での充放電試験中に正確な熱流情報を得ることができます。電池の効率は、充放電期間中の総熱量で直接計算することができます。この情報は、電池研究者にとって、セル内の電池化学を洞察し、電池性能を理解するために非常に有用です。