Introducere
Moneda este o celulă unică small în formă de cilindru sau buton. Este utilizată în multe dispozitive electronice portabile small de zi cu zi, inclusiv ceasuri, calculatoare, telecomenzi, jucării electronice, small lanterne cu LED etc. Este produsă în cantități uriașe în fiecare an în întreaga lume. Pe baza compoziției chimice, există mai multe tipuri diferite de baterii de monede, inclusiv baterii de argint, baterii alcaline, baterii zinc-aer și baterii de litiu. Unele nu sunt reîncărcabile, în timp ce altele sunt reîncărcabile, de exemplu pilele litiu-ion sau pilele Ni-MH. În comparație cu celulele nereîncărcabile, de unică folosință, celulele reîncărcabile costă mai mult inițial, dar durata de viață extinsă a celulelor reîncărcabile le face o investiție mai bună pentru consumatori. În plus, celulele reîncărcabile au un impact mai redus asupra mediului, deoarece substanțele chimice din baterii sunt adesea toxice și pot polua mediul. De asemenea, celula reîncărcabilă litiu-ion oferă o DensitateDensitatea masică este definită ca raportul dintre masă și volum. densitate de putere și o capacitate mai mari.
Mulți parametri vor influența performanța pilelor reîncărcabile, inclusiv temperatura și condițiile de ciclizare. Este foarte important ca producătorul de celule cu monede să cunoască generarea de căldură în timpul ciclurilor de încărcare/descărcare pentru a înțelege eficiența energetică a celulei și pentru a îmbunătăți performanța și durata de viață a acesteia. De asemenea, este imperativ să se poată examina siguranța întregii celule moned atunci când este supusă la temperaturi ridicate. Această notă de aplicație prezintă ciclurile izoterme ale pilelor litiu-ion într-un nou sistem de tip DSC dedicat cercetării și controlului calității bateriilor cu pile litiu-ion.
Instrumentație
Noul instrument utilizat este modulul pentru baterii de înaltă temperatură pe NETZSCH Calorimetru cu module multiple (MMC)Dispozitiv calorimetric multimodal constând dintr-o unitate de bază și module interschimbabile. Un modul este pregătit pentru calorimetria cu rată de accelerare (ARC), ARC-Module. Un al doilea este utilizat pentru testele de scanare (Scanning Module) și un al treilea este legat de testarea bateriilor pentru celule tip monedă (Coin Cell Module).MMC 274 Nexus® (fig. 1). Acesta este singurul sistem de tip DSC din lume pentru cercetarea și controlul calității bateriilor cu monede. Componenta cheie a acestui nou instrument este senzorul (fig. 2 și 3). Acesta prezintă un design inovator de măsurare diferențială bazat pe termopile pentru o sensibilitate și o stabilitate îmbunătățite ale măsurării fluxului de căldură.
Este proiectat pentru a conține o baterie întreagă ca probă. Ciclul extern de baterii poate fi conectat cu ușurință la instrument printr-un conector LEMO plug-and-play. Ciclismul izoterm al pilei cu monede poate fi efectuat cu ușurință în diferite condiții de încărcare/descărcare. Noul instrument poate efectua, de asemenea, scanarea DSC pe o întreagă baterie cu monede, ceea ce nu era posibil înainte.
Rezultate
O baterie LiR2032 litiu-ion a fost utilizată ca probă, iar un bloc de aluminiu de aceeași dimensiune a fost utilizat ca referință. Celula a fost menținută la 40°C pe toată durata experimentului. Încărcarea și descărcarea CCCV (Constant Current-Constant Voltage) au fost efectuate la 40 mA de la 4,2 V la 3,0 V utilizând un ciclon extern pentru baterii. Au fost efectuate mai multe cicluri, iar datele privind fluxul de căldură au fost destul de reproductibile. Datele arată că încărcarea este caracterizată de un endoterm scurt urmat de o reacție exotermă small, în timp ce descărcarea este caracterizată de o reacție exotermă lungă (fig. 4). Datele pot fi integrate cu ușurință pentru a obține în același timp energia electrică care intră sau iese din pila cu monede și căldura degajată (fig. 5). Acest lucru face ca calculul eficienței bateriei să fie simplu atât pentru procesele de încărcare, cât și pentru cele de descărcare, așa cum se arată în figura 4. Fără informațiile privind căldura din calorimetria HT Coin Cell, eficiența poate fi doar estimată.
Concluzie
Noul modul de înaltă temperatură pentru celule metalice de pe Calorimetru cu module multiple (MMC)Dispozitiv calorimetric multimodal constând dintr-o unitate de bază și module interschimbabile. Un modul este pregătit pentru calorimetria cu rată de accelerare (ARC), ARC-Module. Un al doilea este utilizat pentru testele de scanare (Scanning Module) și un al treilea este legat de testarea bateriilor pentru celule tip monedă (Coin Cell Module).MMC 274 Nexus® este un calorimetru dedicat analizei celulelor metalice. Senzorul său inovator încorporează principiul diferențial pentru date de înaltă calitate. Senzorul este proiectat pentru a acomoda baterii de monede comerciale de diferite dimensiuni. Un acumulator întreg poate fi încărcat și descărcat cu ușurință. Software-ul flexibil permite atât modul izoterm, cât și cel de scanare pentru caracterizarea completă a pilelor cu monede. Datorită acestui nou instrument, se pot obține informații precise privind fluxul de căldură în timpul testului de încărcare/descărcare în diferite condiții. Eficiența bateriei poate fi calculată direct cu căldura totală implicată în timpul perioadei de încărcare sau descărcare. Aceste informații sunt foarte utile cercetătorilor din domeniul bateriilor pentru a obține o perspectivă asupra chimiei bateriei în interiorul celulei și pentru a înțelege performanța bateriei.