소개
코인 셀은 원통형 또는 버튼 모양의 small 단일 셀입니다. 시계, 계산기, 리모컨, 전자 장난감, small LED 손전등 등 일상적으로 사용되는 많은 small 휴대용 전자기기에 사용됩니다. 매년 전 세계에서 엄청난 양이 생산되고 있습니다. 은 전지, 알카라인 전지, 아연-공기 전지, 리튬 전지 등 화학 성분에 따라 여러 가지 유형의 동전 전지가 있습니다. 일부는 충전이 불가능한 반면, 리튬 이온 코인 셀이나 Ni-MH 코인 셀과 같이 충전이 가능한 것도 있습니다. 비충전식 일회용 셀에 비해 충전식 셀은 초기 비용이 더 많이 들지만, 충전식 셀의 수명이 길기 때문에 소비자에게는 더 나은 투자입니다. 또한 배터리 화학물질은 독성이 있어 환경을 오염시킬 수 있는 경우가 많기 때문에 충전식 셀은 환경에 미치는 영향이 적습니다. 또한 리튬 이온 충전식 셀은 더 높은 전력 밀도와 용량을 제공합니다.
온도 및 사이클링 조건을 포함한 많은 매개변수가 충전식 코인 셀의 성능에 영향을 미칩니다. 코인 셀 제조업체는 셀 에너지 효율을 이해하고 셀 성능과 수명을 개선하기 위해 충전/방전 주기 동안 발생하는 열을 파악하는 것이 매우 중요합니다. 또한 고온에 노출되었을 때 전체 코인 셀의 안전성을 검사할 수 있는 능력도 필수적입니다. 이 애플리케이션 노트는 코인 셀 배터리의 연구 및 품질 관리를 위한 새로운 DSC와 유사한 시스템에서 리튬 이온 코인 셀의 등온 사이클링을 보여줍니다.
계측
새로 사용된 장비는 NETZSCH 다중 모듈 열량계(MMC)기본 장치와 교체 가능한 모듈로 구성된 다중 모드 열량계 장치입니다. 하나의 모듈은 가속 속도 열량 측정(ARC®), ARC®-모듈을 위해 준비되어 있습니다. 두 번째 모듈은 스캐닝 테스트에 사용되며(스캐닝 모듈), 세 번째 모듈은 코인 셀의 배터리 테스트와 관련이 있습니다(코인 셀 모듈).MMC 274 Nexus® (그림 1)의 고온 코인 셀 모듈입니다. 이 기기는 세계 유일의 코인셀 배터리 연구 및 품질 관리를 위한 DSC와 유사한 시스템입니다. 이 새로운 기기의 핵심 구성 요소는 센서입니다(그림 2 및 3). 열 흐름 측정의 감도와 안정성을 향상시키기 위해 써모파일을 기반으로 한 혁신적인 차동 측정 설계가 특징입니다.
이 기기는 동전형 전지 배터리 전체를 샘플로 담을 수 있도록 설계되었습니다. 플러그 앤 플레이 LEMO 커넥터를 통해 외부 배터리 사이클러를 기기에 쉽게 연결할 수 있습니다. 다양한 충전/방전 조건에서 코인 셀의 등온 사이클링을 쉽게 수행할 수 있습니다. 새로운 기기는 또한 이전에는 불가능했던 코인 셀 전체에 대한 DSC 스캔을 수행할 수 있습니다.



결과
LiR2032 리튬 이온 동전형 전지를 샘플로 사용하고 같은 크기의 알루미늄 블록을 기준으로 사용했습니다. 셀은 실험 내내 40°C로 유지되었습니다. 외부 배터리 사이클러를 사용하여 4.2V ~ 3.0V에서 40mA로 정전류-정전압(CCCV) 충전 및 방전을 수행했습니다. 여러 사이클을 수행한 결과 열 흐름 데이터를 상당히 재현할 수 있었습니다. 데이터에 따르면 충전은 짧은 흡열과 small 발열 반응이 뒤따르는 반면 방전은 긴 발열 반응이 특징인 것으로 나타났습니다(그림 4). 이 데이터를 쉽게 통합하여 코인 셀에 들어오고 나가는 전기 에너지와 방출되는 열을 동시에 얻을 수 있습니다(그림 5). 이를 통해 그림 4와 같이 충전 및 방전 과정 모두에서 배터리 효율을 간단하게 계산할 수 있습니다. HT 코인 셀 열량 측정의 열량 정보가 없으면 효율을 추정할 수 있을 뿐입니다.


결론
다중 모듈 열량계(MMC)기본 장치와 교체 가능한 모듈로 구성된 다중 모드 열량계 장치입니다. 하나의 모듈은 가속 속도 열량 측정(ARC®), ARC®-모듈을 위해 준비되어 있습니다. 두 번째 모듈은 스캐닝 테스트에 사용되며(스캐닝 모듈), 세 번째 모듈은 코인 셀의 배터리 테스트와 관련이 있습니다(코인 셀 모듈).MMC 274 Nexus® 의 새로운 고온 동전형 전지 모듈은 동전형 전지 분석 전용 열량계입니다. 이 혁신적인 센서에는 고품질 데이터를 위한 차동 원리가 통합되어 있습니다. 이 센서는 다양한 크기의 상용 코인 셀 배터리를 수용하도록 설계되었습니다. 전체 코인 셀 배터리를 쉽게 로드 및 언로드할 수 있습니다. 유연한 소프트웨어는 등온 모드와 스캐닝 모드를 모두 지원하여 코인 셀의 완벽한 특성화를 가능하게 합니다. 이 새로운 계측기 덕분에 다양한 조건에서 충전/방전 테스트 중에 정확한 열 흐름 정보를 얻을 수 있습니다. 충전 또는 방전 기간 동안 발생하는 총 열로 배터리 효율을 직접 계산할 수 있습니다. 이 정보는 배터리 연구자들이 셀 내부의 배터리 화학에 대한 통찰력을 얻고 배터리 성능을 이해하는 데 매우 유용합니다.