이제 배터리에 대하여 새로운 방법을 찾아야 합니다. 목표는 더 효율적인 에너지 저장처럼 에너지와 출력을 더욱더 나아지게 만들 새로운 물질들을 찾는 것입니다. 이 것은 양극과 음극 물질, 분리기, 전해질, 경계층처럼 물질들의 생산과 특성 분석에 대하여 매우 정교해진 장치가 필요합니다.
귀하께서 배터리 산업에서 원자재들을 개발하거나 생산하신다면, 아래의 것들이 필요하실 것입니다:
- 나노/비정질 결정 물질들에 대한 특성들
- 온도 함수에 따른 물질 거동과 안정성에 대한 이해
- 방산 기체에 대한 화학적 성분 식별(반응, 분해, 탈착)
- 배터리 원자제들의 열안정성 이해
- 상변화, 상도식 식별
- 전지와 포장의 열물성 데이터를 통해 얻는 열적 모델 프로그램
일단 새로운 소재가 선택되면, 제조 및 용도에 따르는 요구사항에 따라 전극의 디자인이 결정됩니다. 네취는 모든 종류의 전극, 분리막, 전해질의 특성화에 따라 필요한 모든 연구 분석 장비들을 보유하고 있습니다.
만약 귀하가 배터리 구성품을 개발하거나 생산하고자 한다면 다음과 같은 것들을 원하실 것 입니다:
- 소결 중의 수축 및 무게 감소와 열팽창과 같은 열기계적 특성
- 전극의 열전도율 특성
- 동일한 공극을 가지는 전극의 열용량과 열전도율 측정
- 양극의 열 안정성 향상
- 고압에서 전극의 열적 거동 분석
- 성분 간의 주요 상반된 특성 측정
- 제조 및 공정 확장 시 품질관리 방법 개발
모든 응용 분야는 다른 성능과 한계를 가지고 있습니다. 모든 응용 분야에 대하여 절대적으로 화학적인 솔루션은 없습니다. 구성 성분의 교체는 응용 분야의 변화 필요성과 다양화 되는 새로운 기술과 함께 필요 할 수도 있습니다. 잘 설계된 열적 관리 시스템은 배터리의 전지의 수명과 성능에 대하여 더욱더 잘 평가할 수 있습니다. 장치의 전기적이고 화학적인 측면에서 보면, 배터리의 성능과 수명은 작동 온도에 의해 영향을 받습니다. 높은 온도는 불필요한 반응, 계면 경계 성분들의 분해, 짧은 배터리 수명과 배터리 교체 가격 상승을 증가시킵니다.
정확히 보정된 배터리 시스템 개발은 오류 실험을 통해 충전/방출 순환의 전 범위에 걸쳐 배터리 전지들에서 발생한 열에 대하여 정확한 측정을 필요로 합니다.
배터리 전지들을 개발하거나 생산해야 한다면, 아래의 항목들이 필요할 것입니다.
- 배터리 성능에서 충격에 대한 전지 설계 이해
- 리튬 이온 전지 또는 구성 성분들이 높은 발열 반응이 일어날 때의 온도를 측정
- 가스 형태의 분해에 대하여 반응, 반응 속도와 압력 증가와 관련된 에너지의 양 측정
- 배터리 안으로의 침투 또는 찌그러짐 실험의 충격 측정
배터리가 충전되거나 방출될 때, 열은 발생하거나 흡수됩니다. 등온 열량계와의 연결에 의해 배터리 순환은 열흐름 특성에 대하여 컴퓨터로 조절하고 배터리 수명을 분석합니다. 온도, 충전률/방출률과 방출 정도는 각각 전지들의 수명에 대하여 주요한 영향력을 가집니다. 새로운 배터리 설계(새로운 물질 선택 또는 구성 성분의 조합)는 열량계 측정을 통해 평가할 수 있습니다. 3차원 센서를 갖춘 가속 속도 열량계(ARC®; Accelerating Rate Calorimeter)는 장치와 작업자에 대하여 완벽히 안정적으로 등온 모드로 측정이 가능합니다.
배터리의 성능을 분석해야 한다면, 아래의 항목들이 필요할 것입니다.
- 배터리 모듈로부터 정확한 열 발생 데이터 수집
- 장치에 대하여 위험 요소 없이 완벽히 안정적으로 충전/방출 실험
- 원래의 성능에 대하여 어떤 저하 요소가 있는지 이해
- 과다한 사용에 대하여 성능 저화와 순환의 효과를 평가
- 더 좋은 배터리 모듈에 대한 물리적이고 전기화학적인 설계 평가
배터리가 수명을 다했을 때, 배터리는 수리되거나 재사용을 하기 위해 수집되기도 하고, 분해하여 각각 하나의 구성 성분으로 재활용 됩니다. 배터리는 다른 고분자, 산화물, 금속 물질들로 이루어져 있습니다. 열분석은 대개 이러한 물질들의 특성을 분류하는 도구로 이용됩니다.
배터리 재활용의 사업 한다면, 아래의 항목들이 필요할 것입니다.
- 주요 구성 성분의 물리적 분류 가능성 평가
- 배터리가 나뉘어져 변환되었을 때, 다른 구성 성분과의 분류 효율 평가
- 배터리의 각각의 구성 성분의 특성 분석
- 재활용된 물질의 나노/비정질/불완전결정도 특성 분석
- 온도 함수에 따른 재활용된 물질 안정성의 물질 거동 이해
리튬 이온 배터리 기술은 휴대용 전원 애플리케이션에서 많은 이점을 제공하지만 한 가지 주요 관심사는 안전입니다. 배터리 개발자는 성능 저하 없이 더 안전한 배터리를 설계할 수 있는 도구가 필요합니다.
단열 열량 측정은 "최악의 시나리오"(열 폭주) 방식을 통해 리튬 이온 전지 또는 그 구성 요소가 높은 발열 반응을 나타낼 수 있는 온도와 관련 압력을 포함하여 많은 관련 해답을 제공할 수 있습니다. 등온 열량 측정을 사용하면 열 폭주를 통해 얻은 열 관리를 위한 정보를 직접 얻을 수 있습니다.
배터리 원료를 개발하거나 생산하는 경우, 배터리 셀 및 팩을 설계하는 경우 다음을 참조하세요:
- 정상 및 비정상적인 상황에서 배터리의 열 폭주를 조사합니다
- 열량계에서 배터리 셀이 폭발할 때 발생하는 압력을 분석합니다
- 개별 구성 요소의 분해로 인해 내부 단락이 발생하는 온도 이해
- 내부 단락이 셀 내부에 핫스팟을 생성할 때 화학적 및 열적으로 어떤 일이 발생하는지 이해합니다
- 핫스팟 성장 및 셀의 소비 가능성을 줄이도록 설계된 셀을 설계합니다
- 열 분해 중 셀 내부의 온도 및 압력 데이터를 기반으로 열 안전 장치(예: 벤트, CID, PTC)를 설계, select, 또는 지정하고 이러한 장치가 고장으로 인한 결과를 완화하는 데 얼마나 잘 작동하는지 파악합니다
- 잠재적 위험 및 위험과 관련하여 개별 셀을 분류합니다
- 계기 파손 위험 없이 등온 충전/방전 테스트를 완벽하게 안전하게 실행
- 인접한 셀 간의 열 전달로 인한 셀 고장의 연쇄 반응 가능성 감소
키사이트 백서 권장 사항
- 백서 배터리 안전(열 폭주) - 고급 배터리 테스트를 위한 단열 열량 측정(영문 버전)
- 백서 배터리 사이클링 - 고급 배터리 테스트를 위한 등온 열량 측정(영문 버전)