Wprowadzenie
Ogniwo monetowe to small pojedyncze ogniwo w kształcie cylindra lub przycisku. small Jest ono używane w wielu urządzeniach elektronicznych codziennego użytku, w tym w zegarkach, kalkulatorach, pilotach, zabawkach elektronicznych, small latarkach LED itp. Ogniwa te są produkowane w ogromnych ilościach każdego roku na całym świecie. Istnieje kilka różnych typów ogniw pastylkowych opartych na składzie chemicznym, w tym ogniwa srebrowe, alkaliczne, cynkowo-powietrzne i litowe. Niektóre z nich nie nadają się do ładowania, podczas gdy inne można ładować, na przykład ogniwa litowo-jonowe lub ogniwa Ni-MH. W porównaniu z jednorazowymi ogniwami wielokrotnego ładowania, ogniwa wielokrotnego ładowania kosztują początkowo więcej, ale wydłużona żywotność ogniw wielokrotnego ładowania sprawia, że są one lepszą inwestycją dla konsumentów. Ponadto ogniwa wielokrotnego ładowania mają mniejszy wpływ na środowisko, ponieważ chemikalia stosowane w bateriach są często toksyczne i mogą zanieczyszczać środowisko. Akumulatory litowo-jonowe oferują również wyższą gęstość mocy i pojemność.
Wiele parametrów wpływa na wydajność ogniw akumulatorowych, w tym temperatura i warunki cykliczne. Bardzo ważne jest, aby producent ogniwa znał generowane ciepło podczas cykli ładowania/rozładowania, aby zrozumieć wydajność energetyczną ogniwa i poprawić jego wydajność i żywotność. Konieczne jest również zbadanie bezpieczeństwa całego ogniwa monetarnego, gdy jest ono poddawane działaniu wysokiej temperatury. Niniejsza nota aplikacyjna przedstawia izotermiczne cykle litowo-jonowego ogniwa pastylkowego w nowatorskim systemie podobnym do DSC, przeznaczonym do badaniaarch i kontroli jakości baterii pastylkowych.
Oprzyrządowanie
Nowym urządzeniem jest wysokotemperaturowy moduł ogniw pastylkowych na NETZSCH Kalorymetr wielomodułowy (MMC)Wielotrybowe urządzenie kalorymetryczne składające się z jednostki bazowej i wymiennych modułów. Jeden moduł jest przygotowany do kalorymetrii z przyspieszeniem (ARC®), ARC®-Module. Drugi służy do testów skanowania (Scanning Module), a trzeci do testowania baterii ogniw monetowych (Coin Cell Module).MMC 274 Nexus® (rys. 1). Jest to jedyny na świecie system podobny do DSC do badaniaarch i kontroli jakości baterii ogniw pastylkowych. Kluczowym elementem tego nowego urządzenia jest czujnik (rys. 2 i 3). Charakteryzuje się on innowacyjną różnicową konstrukcją pomiarową opartą na termopile, zapewniającą lepszą czułość i stabilność pomiaru przepływu ciepła.
Został zaprojektowany tak, aby pomieścić całą baterię pastylkową jako próbkę. Zewnętrzny cykler baterii można łatwo podłączyć do przyrządu za pomocą złącza LEMO typu plug-and-play. Izotermiczne cykle ogniw pastylkowych mogą być łatwo wykonywane w różnych warunkach ładowania/rozładowania. Nowy przyrząd może również wykonywać skanowanie DSC na całym ogniwie pastylkowym, co wcześniej nie było możliwe.
Wyniki
Jako próbkę wykorzystano baterię litowo-jonową LiR2032, a jako odniesienie zastosowano aluminiowy blok o tym samym rozmiarze. Ogniwo było utrzymywane w temperaturze 40°C przez cały czas trwania eksperymentu. Ładowanie i rozładowywanie stałym prądem i stałym napięciem (CCCV) przeprowadzono przy 40 mA od 4,2 V do 3,0 V przy użyciu zewnętrznego cyklera baterii. Przeprowadzono kilka cykli, a dane dotyczące przepływu ciepła były dość powtarzalne. Dane pokazują, że ładowanie charakteryzuje się krótką endotermą, po której następuje reakcja egzotermiczna small, podczas gdy rozładowanie charakteryzuje się długą reakcją egzotermiczną (rys. 4). Dane można łatwo zintegrować, aby uzyskać energię elektryczną wpływającą lub wypływającą z ogniwa monetowego oraz ciepło uwalniane w tym samym czasie (rys. 5). Dzięki temu obliczenie wydajności akumulatora jest proste zarówno dla procesów ładowania, jak i rozładowywania, jak pokazano na rysunku 4. Bez informacji o cieple z kalorymetrii HT Coin Cell, wydajność można jedynie oszacować.
Wnioski
Nowy wysokotemperaturowy moduł ogniwa monetarnego w Kalorymetr wielomodułowy (MMC)Wielotrybowe urządzenie kalorymetryczne składające się z jednostki bazowej i wymiennych modułów. Jeden moduł jest przygotowany do kalorymetrii z przyspieszeniem (ARC®), ARC®-Module. Drugi służy do testów skanowania (Scanning Module), a trzeci do testowania baterii ogniw monetowych (Coin Cell Module).MMC 274 Nexus® to dedykowany kalorymetr do analizy ogniw monetarnych. Jego innowacyjny czujnik wykorzystuje zasadę różnicową w celu uzyskania wysokiej jakości danych. Czujnik został zaprojektowany tak, aby pomieścić komercyjne baterie pastylkowe o różnych rozmiarach. Całą baterię można łatwo załadować i rozładować. Elastyczne oprogramowanie umożliwia zarówno tryb IzotermicznyTesty w kontrolowanej i stałej temperaturze nazywane są izotermicznymi.izotermiczny, jak i skanowania w celu pełnej charakterystyki ogniwa monetowego. Dzięki temu nowemu przyrządowi można uzyskać dokładne informacje o przepływie ciepła podczas testu ładowania / rozładowywania w różnych warunkach. Wydajność baterii można obliczyć bezpośrednio na podstawie całkowitego ciepła wydzielanego podczas ładowania lub rozładowywania. Informacje te są bardzo przydatne dla badaczy bateriiarc, którzy chcą uzyskać wgląd w skład chemiczny ogniwa i zrozumieć jego wydajność.