Introdução
A célula tipo moeda de íon de lítio está se tornando cada vez mais popular. Ela oferece maior DensidadeA densidade de massa é definida como a relação entre massa e volume. densidade e capacidade de energia e é recarregável. Há muitas mudanças químicas e físicas complexas na célula em função do tempo, da temperatura e da carga do ciclo. A quantidade de calor liberada ou absorvida durante essas mudanças físico-químicas e a taxa de mudança de energia dentro daMódulo de célula tipo moedaUm módulo de calorímetro que faz parte do Calorímetro de Múltiplos Módulos (MMC), permitindo testes de varredura e isotérmicos de moedas completas de tamanho variável. O design duplo semelhante ao DSC fornece um sinal diferencial da assinatura de calor durante uma rampa de aquecimento ou carga e descarga de baterias. célula de moeda fornecem informações adicionais sobre a química da célula e podem acelerar o processo de desenvolvimento da bateria.
O aquecimento de células tipo moeda e o monitoramento cuidadoso da Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição fornecem informações não apenas sobre segurança, mas também sobre a compreensão de como as formações ocorrem dentro da célula. Por exemplo, pode-se ver claramente a Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição da interfase solideletrolítica (SEI) como uma das primeiras assinaturas de calor da Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição da célula. Medindo com precisão a temperatura, a energia e a taxa de liberação de energia, a força da formação da SEI pode ser avaliada; quanto larger o pico de Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição, mais energia é armazenada na camada SEI.
O teste de DSC do material da célula é uma maneira comprovada de criar células inerentemente mais seguras e melhorar o desenvolvimento. A obtenção de temperaturas claras de início dos principais eventos de Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição exotérmica dentro da célula e a medição da cinética dessas decomposições em temperaturas mais altas são cruciais para a compreensão do comportamento de diferentes produtos químicos de células expostos a curtos-circuitos internos ou a temperaturas quentesots. large Projetar produtos químicos mais robustos é um caminho importante para prevenir ou mitigar os riscos e perigos associados a falhas de campo. Small investimentos durante esse estágio de desenvolvimento podem ter benefícios financeiros durante a vida útil do produto mais tarde.
Esse teste de DSC era feito antes extraindo o material da célula de umaMódulo de célula tipo moedaUm módulo de calorímetro que faz parte do Calorímetro de Múltiplos Módulos (MMC), permitindo testes de varredura e isotérmicos de moedas completas de tamanho variável. O design duplo semelhante ao DSC fornece um sinal diferencial da assinatura de calor durante uma rampa de aquecimento ou carga e descarga de baterias. célula de moeda e fazendo o teste em um DSC convencional. Agora, com o advento do novo Módulo de célula tipo moedaUm módulo de calorímetro que faz parte do Calorímetro de Múltiplos Módulos (MMC), permitindo testes de varredura e isotérmicos de moedas completas de tamanho variável. O design duplo semelhante ao DSC fornece um sinal diferencial da assinatura de calor durante uma rampa de aquecimento ou carga e descarga de baterias.módulo de célula tipo moeda de alta temperatura da NETZSCH, uma varredura DSC pode ser feita in-situ em uma bateria de célula tipo moeda inteira. Esta nota de aplicação mostra, pela primeira vez, uma varredura DSC de uma bateria de célula tipo moeda de íon de lítio comercial, desde a temperatura ambiente até 300°C.
Instrumentação
O novo instrumento usado é o Módulo de célula tipo moedaUm módulo de calorímetro que faz parte do Calorímetro de Múltiplos Módulos (MMC), permitindo testes de varredura e isotérmicos de moedas completas de tamanho variável. O design duplo semelhante ao DSC fornece um sinal diferencial da assinatura de calor durante uma rampa de aquecimento ou carga e descarga de baterias.módulo de célula tipo moeda de alta temperatura em NETZSCH Calorímetro de múltiplos módulos (MMC)Um dispositivo de calorímetro de modo múltiplo que consiste em uma unidade de base e módulos intercambiáveis. Um módulo é preparado para calorimetria de taxa acelerada (ARC), o ARC-Module. Um segundo módulo é usado para testes de varredura (Scanning Module) e um terceiro está relacionado a testes de bateria para células tipo moeda (Coin Cell Module).MMC 274 Nexus® (fig. 1). É o único sistema semelhante ao DSC para research e controle de qualidade de bateria de célula tipo moeda no mundo. O principal componente desse novo instrumento é o sensor (fig. 2 e 3). Ele apresenta um projeto inovador de medição diferencial baseado em termopilhas para melhorar a sensibilidade e a estabilidade da medição do fluxo de calor. Ele foi projetado para conter um padrão ou protótipo de baterias de célula tipo moeda como amostras ou referência. O ciclador de bateria externo pode ser conectado facilmente ao instrumento por meio de um conector LEMO plug-and-play. O ciclo IsotérmicoOs testes com temperatura controlada e constante são chamados de isotérmicos.isotérmico da célula tipo moeda pode ser facilmente realizado sob várias condições de carga/descarga. O novo e robusto instrumento também pode fazer a varredura DSC em uma célula tipo moeda inteira, o que não era possível antes.
Resultados
Uma varredura DSC de uma célula tipo moeda de íon de lítio comercial LiR2032, da temperatura ambiente até 300°C, foi realizada a 1K/min usando o HT Coin Cell Module. A Figura 4 mostra o resultado do fluxo de calor. Esse é o primeiro dado desse tipo no mundo. Ela mostra várias reações durante a desintegração daMódulo de célula tipo moedaUm módulo de calorímetro que faz parte do Calorímetro de Múltiplos Módulos (MMC), permitindo testes de varredura e isotérmicos de moedas completas de tamanho variável. O design duplo semelhante ao DSC fornece um sinal diferencial da assinatura de calor durante uma rampa de aquecimento ou carga e descarga de baterias. célula de moeda após o aquecimento. É evidente que a decomposição exotérmica do SEI é seguida pelaTemperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). fusão do separador a aproximadamente 130°C (evento EndotérmicoUma transição de amostra ou uma reação é endotérmica se for necessário calor para a conversão.endotérmico acentuado). Essa endotermia ocorre quase simultaneamente com a reação entre o eletrólito e o lítio. A decomposição do eletrólito e a reação entre o lítio e o ligante ocorrem em temperaturas mais altas.
Esse resultado está de acordo com a simulação DSC publicada de diferentes componentes da célula (figura 5) [1]. A Figura 6 mostra a imagem daMódulo de célula tipo moedaUm módulo de calorímetro que faz parte do Calorímetro de Múltiplos Módulos (MMC), permitindo testes de varredura e isotérmicos de moedas completas de tamanho variável. O design duplo semelhante ao DSC fornece um sinal diferencial da assinatura de calor durante uma rampa de aquecimento ou carga e descarga de baterias. célula de moeda antes e depois do teste. A célula foi claramente desintegrada pela alta temperatura, como esperado. Mas o sensor de célula tipo moeda HT estava intacto devido ao seu design robusto.
Conclusão
O novo HT Coin Cell Module no NETZSCH Calorímetro de múltiplos módulos (MMC)Um dispositivo de calorímetro de modo múltiplo que consiste em uma unidade de base e módulos intercambiáveis. Um módulo é preparado para calorimetria de taxa acelerada (ARC), o ARC-Module. Um segundo módulo é usado para testes de varredura (Scanning Module) e um terceiro está relacionado a testes de bateria para células tipo moeda (Coin Cell Module).MMC 274 Nexus® abriu uma nova oportunidade para a pesquisa de baterias de célula tipo moedaarch. O sensor projetado de forma inovadora possibilita um teste completo da célula tipo moeda. Uma varredura DSC de até 300°C agora é possível em uma célula tipo moeda. Vários eventos durante a desintegração da célula podem ser detectados. Essas informações ajudarão os cientistas de baterias a entender o que acontecerá quando a célula for submetida a altas temperaturas ou a um curto-circuito interno, para que possam projetar células com melhor desempenho e segurança.