Dachzeile eingeben
Testowanie baterii za pomocą analizy termicznej
Select metoda dostosowana do potrzeb:
| DSC | TG | STA | EGA | DIL | LFA | MMC | ARC® | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Surowiec do produkcji baterii | +++ | +++ | +++ | +++ | + | + | b.d. | b.d. |
| Komponenty (Anody / Katody / Separatory / PCT) | +++ | + | ++ | + | +++ | +++ | ++ | + |
| Projekt komórki | n.d. | n.d. | b.d. | n.d. | b.d. | +++ | b.d. | +++ |
| Wydajność i bezpieczeństwo | +++ | + | +++ | +++ | b.d. | b.d. | +++ | ++ |
| Cykl życia | b.d. | b.d. | b.d. | b.d. | b.d. | b.d. | b.d. | +++ |
| Recykling | +++ | +++ | +++ | +++ | +++ | b.d. | b.d. | ++ |
Znaczne wysiłki są obecnie kierowane na badania bateriiarch. Celem jest znalezienie nowych materiałów zapewniających lepszą gęstość energii i mocy, a także bardziej wydajne magazynowanie energii. Wymaga to zaawansowanego oprzyrządowania do produkcji i charakteryzacji materiałów, takich jak materiały anodowe i katodowe, separatory, elektrolity, warstwy graniczne.
Jeśli opracowujesz lub produkujesz surowce dla przemysłu akumulatorowego, możesz chcieć:
- Charakteryzować materiały nano/amorficzne/słabo krystaliczne
- Zrozumieć zachowanie i stabilność materiałów w funkcji temperatury
- Uzyskać identyfikację chemiczną wydzielanych gazów (reakcja, Reakcja rozkładuReakcja rozkładu to wywołana termicznie reakcja związku chemicznego tworząca produkty stałe i/lub gazowe. rozkład, desorpcja)
- Zrozumienie stabilności termicznej surowców akumulatorowych
- Uzyskanie przemian fazowych, diagramów fazowych
- Uzyskanie danych dotyczących właściwości termicznych w celu włączenia ich do programów modelowania termicznego ogniw i pakietów
Po opracowaniu nowych surowców selected, projektowanie elektrod prowadzi do pytań związanych z ich produkcją i użytkowaniem. Na stronie NETZSCH oferujemy pełny zestaw przyrządów do charakteryzacji elektrod, separatorów i elektrolitów.
Jeśli opracowujesz lub produkujesz komponenty baterii, możesz chcieć:
- Scharakteryzować właściwości termomechaniczne, takie jak skurcz i utrata masy podczas spiekania i rozszerzalności cieplnej
- Scharakteryzować przewodność cieplną elektrody
- Zmierzyć pojemność cieplną i przewodność cieplną elektrod o tej samej porowatości
- Poprawa stabilności termicznej katody
- Analiza zachowania termicznego elektrody pod wysokim ciśnieniem
- Wykrywanie niezgodności między komponentami
- Opracowanie metod kontroli jakości dla produkcji i zwiększania skali procesu
Każda aplikacja ma inne wymagania i ograniczenia dotyczące wydajności. Żadna chemia nie jest właściwym rozwiązaniem dla wszystkich aplikacji. Zmiany w komponentach mogą być wymagane wraz ze zmianą potrzeb aplikacji i pojawieniem się nowych technologii. Dobrze zaprojektowany system zarządzania temperaturą ma kluczowe znaczenie dla żywotności i wydajności ogniw akumulatorowych. Jako urządzenia elektrochemiczne, temperatura ma wpływ na wydajność i żywotność akumulatorów. Wysokie temperatury zwiększają reakcje uboczne i Reakcja rozkładuReakcja rozkładu to wywołana termicznie reakcja związku chemicznego tworząca produkty stałe i/lub gazowe. rozkład granic międzyfazowych, skracając żywotność baterii i zwiększając koszty ich wymiany.
libraOpracowywanie precyzyjnych systemów akumulatorowych opiera się na dokładnych pomiarach ciepła generowanego przez ogniwa akumulatorowe podczas pełnego zakresu cykli ładowania/rozładowania, a także zachowania podczas testów nadużywania.
Osoby zajmujące się projektowaniem lub produkcją ogniw akumulatorowych powinny:
- Zrozumieć wpływ konstrukcji ogniwa na wydajność akumulatora
- Znać temperaturę, w której ogniwa litowo-jonowe lub ich komponenty mogą wykazywać wysoce egzotermiczną reakcję
- Znać ilość energii uwalnianej podczas reakcji, szybkość reakcji i poziomy ciśnienia powstające w wyniku rozkładu gazu
- Ocena wpływu przebicia gwoździem lub zgniecenia na baterię
Podczas ładowania lub rozładowywania akumulatora generowane i pochłaniane jest ciepło. Kalorymetria izotermiczna w połączeniu z cyklerami baterii to inteligentny sposób na scharakteryzowanie przepływu ciepła, a tym samym na analizę cyklu życia baterii. Temperatura, szybkość ładowania/rozładowania i głębokość rozładowania mają duży wpływ na żywotność ogniw. Nowe konstrukcje baterii (wybór nowego materiału i/lub nowy montaż komponentów) mogą być oceniane dzięki pomiarom kalorymetrycznym. Kalorymetr przyspieszający (ARC®) wyposażony w czujnik 3D umożliwia testowanie w trybie izotermicznym przy pełnym bezpieczeństwie dla urządzenia i operatora.
Jeśli analizujesz wydajność baterii, możesz chcieć:
- Zebrać dokładne dane dotyczące generowania ciepła przez moduł akumulatora
- Przeprowadzić w pełni bezpieczny test ładowania/rozładowania bez ryzyka zniszczenia urządzenia
- Zrozumieć, czy nastąpiło jakiekolwiek pogorszenie oryginalnej wydajności
- Uzyskanie sygnatury wydajności w czasie w celu oceny skutków starzenia i cyklicznej eksploatacji
- Ocena fizycznych i elektrochemicznych zmian konstrukcyjnych, które mogą prowadzić do ulepszenia modułów akumulatorowych
Gdy baterie osiągną koniec okresu eksploatacji, są one zbierane w celu regeneracji lub ponownego użycia w mniej wymagających zastosowaniach, lub bateria jest demontowana, a każdy pojedynczy element jest poddawany recyklingowi. Baterie są zbudowane z różnych polimerów, tlenków i materiałów metalicznych. Analiza termiczna jest przydatnym narzędziem do charakteryzacji w tej dziedzinie.
Jeśli zajmujesz się recyklingiem baterii, możesz chcieć:
- Ocenić wykonalność fizycznego oddzielenia jego głównych składników
- Ocenić skuteczność uwalniania różnych składników, gdy bateria jest przekształcana na fragmenty
- Scharakteryzować każdy składnik akumulatora po jego rozdrobnieniu
- Charakterystyka nano / amorficznych / słabo krystalicznych materiałów pochodzących z recyklingu
- Zrozumienie stabilności materiałów pochodzących z recyklingu w funkcji temperatury
Technologia akumulatorów litowo-jonowych oferuje wiele korzyści w zastosowaniach przenośnych, ale jednym z głównych problemów jest bezpieczeństwo. Twórcy baterii potrzebują narzędzi, które pozwolą im projektować bezpieczniejsze baterie bez uszczerbku dla ich wydajności.
Za pomocą schematu "najgorszego scenariusza" (ucieczki termicznej), kalorymetria adiabatyczna może dostarczyć wielu istotnych odpowiedzi, w tym temperatury, w której ogniwa litowo-jonowe lub ich komponenty mogą wykazywać wysoce egzotermiczną reakcję i związane z nią ciśnienie. Dzięki kalorymetrii izotermicznej można bezpośrednio uzyskać informacje dotyczące zarządzania termicznego, uzyskane za pomocą ucieczki termicznej.
Jeśli opracowujesz lub produkujesz surowce do baterii, projektujesz ogniwa i zestawy baterii, możesz chcieć:
- Zbadać ucieczkę termiczną akumulatora zarówno w normalnych, jak i niewłaściwych sytuacjach
- Przeanalizować ciśnienie generowane podczas eksplozji ogniwa akumulatora w kalorymetrze
- Zrozumieć, w jakiej temperaturze dochodzi do wewnętrznego zwarcia w wyniku rozkładu poszczególnych komponentów
- Zrozumienie, co dzieje się chemicznie i termicznie, gdy wewnętrzne zwarcia wytwarzają gorące spots wewnątrz ogniwa
- Projektowanie ogniw zaprojektowanych tak, aby zmniejszyć prawdopodobieństwo wzrostu gorących punktów i zużycia ogniwa
- Projektować, select, lub określać termiczne urządzenia zabezpieczające (np. odpowietrznik, CID, PTC) w oparciu o dane dotyczące temperatury i ciśnienia wewnątrz ogniwa podczas rozkładu termicznego oraz wiedzieć, jak dobrze te urządzenia działają w łagodzeniu skutków awarii
- Klasyfikacja poszczególnych ogniw w odniesieniu do ich potencjalnego ryzyka i zagrożeń
- Całkowicie bezpieczne przeprowadzanie izotermicznych testów ładowania/rozładowania bez ryzyka zniszczenia urządzenia
- Zmniejszenie prawdopodobieństwa wystąpienia reakcji łańcuchowej awarii ogniw z powodu transportu ciepła między sąsiednimi ogniwami
Zalecenia zawarte w naszej białej księdze:
- White Paper: Bezpieczeństwo akumulatorów (Rozbieg termicznyUcieczka termiczna to sytuacja, w której reaktor chemiczny wymyka się spod kontroli w odniesieniu do wytwarzania temperatury i/lub ciśnienia spowodowanego samą reakcją chemiczną. Symulacja ucieczki termicznej jest zwykle przeprowadzana przy użyciu urządzenia kalorymetrycznego zgodnie z kalorymetrią przyspieszoną (ARC).ucieczka termiczna) - kalorymetria adiabatyczna do zaawansowanych testów akumulatorów (wersja angielska)
- Biała księga: Cykl pracy akumulatora - Kalorymetria izotermiczna dla zaawansowanych testów akumulatorów (wersja angielska)