Baterias

Consideráveis esforços estão sendo canalizados para a investigação da bateria. O objectivo é encontrar novos materiais que permitam melhor aproveitamento de energia e DensidadeThe mass density is defined as the ratio between mass and volume. densidade de potência, bem como o armazenamento eficiente de energia. Isso requer instrumentação sofisticada para a produção e caracterização de materiais tais como anodo e catodo, separadores, eletrólitos, camadas limite de separação.

Se você desenvolve ou produz matérias primas para a indústria de baterias, você pode querer:

• Caracterizar materiais nano/amorfo/cristalinos
• Entender o comportamento e a estabilidade dos materiais como função da temperatura
• Obter a identificação química dos gases desprendidos (reação, decomposição, dessorção)
• Entender a estabilidade térmica das matérias primas de baterias
• Obter as transformações de fase e diagramas de fase
• Obter os dados de propriedades térmicas para a inclusão do programa do modelo térmico de células e de baterias

Uma vez que novas matérias-primas forem selecionadas, o projeto de eletrodos leva a questões relacionadas à sua fabricação e uso. Nós da NETZSCH trazemos um conjunto completo de instrumentos para caracterizar os eletrodos, separadores, e eletrólitos.

Se você desenvolve ou produz componentes da bateria, você pode querer:

• Caracterizar propriedades termo-mecânicas tais como retração e perda de peso durante a sinterização e a expansão térmica
• Caracterizar a condutividade térmica do eletrodo
• Medir a capacidade térmica e a condutividade térmica de eletrodos de mesma porosidade d
• Melhorar a estabilidade térmica de seu cátodo
• Analisar o comportamento térmico do eletrodo sob alta pressão
• Detectar problemas de incompatibilidade entre os componentes
• Desenvolver métodos de CQ para a fabricação e processos de scale-up 

Cada aplicação tem diferentes requisitos de desempenho e restrições. Não há uma química que seja a solução certa para todas as aplicações. Alterações em componentes podem ser exigidas de acordo com as necessidades da mudança de aplicação e com as novas tecnologias se tornam disponíveis. Um sistema térmico de gestão bem concebido, é essencial para a vida e o desempenho das células de bateria. Como os dispositivos eletroquímicos, baterias de desempenho e tempo de vida são afetadas pela temperatura. Altas temperaturas aumentam reações colaterais e decomposição das fronteiras interfacial, encurtando a vida da bateria a custos crescentes de substituição da bateria.

Desenvolvimento de sistemas de bateria precisamente calibrados dependem de medições precisas de calor gerado por células da bateria durante toda a gama de ciclos de carga / descarga, bem como o comportamento durante os testes de abuso.

Se você desenvolve ou produz células de bateria, você pode querer:

 

• Entender o impacto do design da célula sobre o desempenho da bateria
• Conhecer a temperatura na qual os íons células de lítio ou seus componentes podem exibir uma reação fortemente exotérmica
• Saber a quantidade de energia liberada durante a reação, a velocidade da reação, e os níveis de pressão que surgem como resultado da decomposição do gases formados
• Avaliar o impacto de um prego ou teste de penetração no esmagamento da bateria

Quando a bateria está carregada ou descarregada, o calor é gerado e absorvido. Calorimetria isotérmica em conexão com cyclers de bateria é uma forma inteligente de caracterizar o fluxo de calor e, portanto, para analisar o ciclo de vida da bateria. Taxas de temperatura da carga / descarga e da profundidade de descarga, cada um tem uma influência importante sobre o ciclo de vida das células. Novos designs de bateria (escolha de novos materiais e / ou montagem de novos componentes) pode ser avaliada graças a medição de calorimetria. O Calorímetro de Taxa Acelerada (ARC^®), equipado com um sensor 3D permite testar em um modo isotérmico com toda a segurança para o instrumento e para o operador.

Se você analisar o desempenho da bateria, você pode querer:

• Coletar dados precisos de geração de calor do módulo de bateria
• Fazer com toda a segurança um teste carga / descarga, sem ter qualquer risco de destruir o instrumento
• Entender quando houver qualquer deterioração no desempenho original
• Obter uma assinatura de desempenho ao longo do tempo para avaliar os efeitos do envelhecimento e de ciclo
• Avaliar mudanças de projeto tanto físicas como eletroquímicas que poderiam levar a melhores módulos de bateria

Quando as baterias chegam ao seu fim de vida, são recolhidas para serem recondicionados ou reaproveitadas em aplicações menos exigentes, ou a bateria é desmontada e cada componente é eciclado. As baterias são construídas com conjuntos de diferentes polímeros, óxidos, materiais metálicos. A análise térmica é a caracterização ferramenta de caracterização útil neste campo.

Se você está no negócio de reciclagem de baterias, você pode querer:

• Avaliar a viabilidade de separação física de seus principais componentes
• Avaliar a eficiência da liberação de diferentes componentes, quando a bateria é convertida em fragmentos
• Caracterizar cada um dos componentes da bateria, quando fragmentada
• Caracterizar o cristal nano / amorfo / de materiais reciclados
• Compreender o comportamento de estabilidade do material reciclado como uma função da temperatura

Tecnologia de bateria de lítio oferece muitas vantagens na aplicação de energia portátil, mas uma das principais preocupações é com a segurança. Projetistas de baterias precisam de ferramentas que lhes permitam projetar baterias mais seguras, sem comprometer o seu desempenho.

Por meio de um esquema de "pior cenário" (fuga térmica), calorimetria adiabática pode fornecer muitas respostas pertinentes, incluindo a temperatura na qual as células de lítio ou de seus componentes podem apresentar uma reação altamente exotérmica, e a pressão associada. Com calorimetria isotérmica, informações para gerenciamento térmico podem ser obtidos diretamente.

Se você desenvolve ou produz matérias-primas para a bateria, projeto de células de bateria e ou pacotes, você pode:

• Investigar fuga térmica da bateria em situações normais ou abusivas
• Analisar a pressão gerada quando a bateria explode no calorímetro
• Entender que temperatura interna acarreta um curto circuito devido à decomposição de componentes individuais
• Entender o que acontece quimicamente e termicamente quando curto-circuitos internos produzem pontos quentes no interior da célula
• Projetar células para diminuir a probabilidade de crescimento e consumo de hot spot
• Projetar, selecionar ou especificar os dispositivos de segurança térmica (ou seja, ventilação, CID, PTC), baseado na temperatura e pressão de dados dentro de uma célula durante a decomposição térmica e para saber como esses dispositivos funcionam em conseqüências de falhas
• Classificar células individuais em relação aos seus potenciais riscos e perigos
• Executar testes com toda a segurança de carga/descarga isotérmicamente sem risco de destruir o instrumento
• Reduzir o risco de uma reação em cadeia de fracassos de células devido ao calor de transporte entre células adjacentes

Nossa recomentdação de White Papers para você:

• White Paper: Battery Safety (Thermal runawayA thermal runaway is the situation where a chemical reactor is out of control with respect to temperature and/or pressure production caused by the chemical reaction itself. Simulation of a thermal runaway is usually carried out using a calorimeter device according to accelerated rate calorimetry (ARC).thermal runaway) - Adiabatic Calorimetry for advanced battery testing (english version)
• White Paper: Battery Cycling - Isothermal Calorimetry for advances battery testing (english version)