Testarea bateriilor cu ajutorul analizei termice

În prezent, eforturi considerabile sunt canalizate către cercetarea în domeniul bateriilor. Obiectivul este de a găsi noi materiale care să permită o mai bună DensitateDensitatea masică este definită ca raportul dintre masă și volum. densitate a energiei și a puterii, precum și o stocare mai eficientă a energiei. Acest lucru necesită instrumente sofisticate pentru producerea și caracterizarea materialelor, cum ar fi materialele anodice și catodice, separatorii, electroliții, straturile limită.

Dacă dezvoltați sau produceți materii prime pentru industria bateriilor, este posibil să doriți să:

• Caracterizarea materialelor nano/amorfe/ slab cristaline
• Să înțelegeți comportamentul și stabilitatea materialelor în funcție de temperatură
• Să obțineți identificarea chimică a gazelor evoluate (reacție, Reacția de descompunereO reacție de descompunere este o reacție indusă termic a unui compus chimic care formează produse solide și/sau gazoase. descompunere, desorbție)
• Înțelegerea stabilității termice a materiilor prime pentru baterii
• Obținerea transformărilor de fază, a diagramelor de fază
• Obținerea de date privind proprietățile termice pentru includerea în programele de modelare termică a celulelor și pachetelor

Odată ce noile materii prime au fost selectate, proiectarea electrozilor conduce la întrebări legate de fabricarea și utilizarea acestora. Noi, la NETZSCH, aducem un set complet de instrumente pentru a caracteriza acești electrozi, separatori, electroliți.

Dacă dezvoltați sau produceți componente pentru baterii, este posibil să doriți:

• Caracterizarea proprietăților termo mecanice, cum ar fi contracția și pierderea în greutate în timpul sinterizării și expansiunii termice
• Caracterizarea conductivității termice a electrodului
• Măsurarea capacității termice și a conductivității termice a electrozilor cu aceeași porozitate
• Îmbunătățirea stabilității termice a catodului dvs
• Analizați comportamentul termic al electrodului sub presiune ridicată
• Detectarea problemelor de incompatibilitate între componente
• Dezvoltarea metodelor QC pentru fabricație și extinderea procesului

Fiecare aplicație are cerințe de performanță și constrângeri diferite. Nu există o singură chimie care să fie soluția potrivită pentru toate aplicațiile. Pot fi necesare modificări ale componentelor pe măsură ce nevoile aplicației se schimbă și pe măsură ce devin disponibile noi tehnologii. Un sistem de management termic bine conceput este esențial pentru durata de viață și performanța celulelor bateriei. Ca dispozitive electrochimice, performanța și durata de viață a bateriilor sunt afectate de temperatură. Temperaturile ridicate cresc reacțiile secundare și descompunerea limitelor interfaciale, scurtând durata de viață a bateriei și crescând costurile de înlocuire a bateriei.

Dezvoltarea de sisteme de baterii calibrate cu precizie se bazează pe măsurători precise ale căldurii generate de celulele bateriei în timpul întregii game de cicluri de încărcare/descărcare, precum și pe comportamentul în timpul testelor de abuz.

Dacă dezvoltați sau produceți elemente de baterie, este posibil să doriți:

• Să înțelegeți impactul designului celulei asupra performanței bateriei
• Să cunoașteți temperatura la care celulele litiu-ion sau componentele acestora pot prezenta o reacție puternic ExotermicO tranziție de probă sau o reacție este exotermă dacă generează căldură.exotermică
• Să cunoască cantitatea de energie eliberată în timpul unei reacții, viteza reacției și nivelurile de presiune care apar ca urmare a gazului de Reacția de descompunereO reacție de descompunere este o reacție indusă termic a unui compus chimic care formează produse solide și/sau gazoase. descompunere format
• Evaluați impactul unui test de penetrare cu cuie sau de strivire în baterie

Atunci când o baterie este încărcată sau descărcată, este generată și absorbită căldură. Calorimetria izotermă în legătură cu ciclamatoarele de baterii este o modalitate inteligentă de a caracteriza fluxul de căldură și, prin urmare, de a analiza ciclul de viață al bateriei. Temperatura, ratele de încărcare/descărcare și adâncimea descărcării au fiecare o influență majoră asupra duratei de viață a celulelor. Noile modele de baterii (alegerea unui nou material și/sau a unei noi asamblări a componentelor) pot fi evaluate datorită măsurătorilor calorimetrice. Calorimetrul cu rată de accelerare (ARC^®) echipat cu un senzor 3D permite testarea în mod izoterm în deplină siguranță pentru instrument și operator.

Dacă analizați performanța unei baterii, este posibil să doriți:

• Să colectați date exacte privind generarea de căldură de la modulul bateriei
• Să efectuați în deplină siguranță un test de încărcare/descărcare fără a risca să distrugeți instrumentul
• Să înțelegeți dacă a existat o deteriorare a performanței inițiale
• Obțineți o semnătură a performanței în timp pentru a evalua efectele îmbătrânirii și ale ciclurilor
• Evaluați modificările fizice și electrochimice de proiectare care ar putea conduce la module de baterii mai bune

Atunci când bateriile au ajuns la sfârșitul duratei lor de viață, acestea sunt colectate pentru a fi recondiționate sau reutilizate în aplicații mai puțin solicitante, sau bateria este dezasamblată și fiecare componentă este reciclată. Bateriile sunt construite cu ansambluri de diferiți polimeri, oxizi, materiale metalice. Analiza termică este un instrument de caracterizare util în acest domeniu.

Dacă vă ocupați de reciclarea bateriilor, ați putea dori să:

• Evaluați fezabilitatea separării fizice a principalelor sale componente
• Să evaluați eficiența eliberării diferitelor componente atunci când bateria este transformată în fragmente
• Caracterizarea fiecărei componente a bateriei, atunci când este fragmentată
• Caracterizarea materialelor reciclate nano / amorfe / slab cristaline
• Înțelegerea comportamentului material al stabilității materialelor reciclate în funcție de temperatură

Tehnologia bateriilor litiu-ion oferă multe avantaje în aplicațiile portabile de alimentare, însă una dintre preocupările majore este siguranța. Dezvoltatorii de baterii au nevoie de instrumente care să le permită să proiecteze baterii mai sigure fără a compromite performanța.

Prin intermediul unei scheme pentru "scenariul cel mai pesimist" (fugă termică), calorimetria AdiabaticAdiabatic descrie un sistem sau un mod de măsurare fără niciun schimb de căldură cu mediul înconjurător. Acest mod poate fi realizat utilizând un dispozitiv calorimetric în conformitate cu metoda calorimetriei cu rată de accelerare (ARC). Scopul principal al unui astfel de dispozitiv este de a studia scenariile și reacțiile termice scăpate de sub control. O scurtă descriere a modului adiabatic este "nu intră căldură - nu iese căldură".adiabatică poate oferi multe răspunsuri pertinente, inclusiv temperatura la care celulele litiu-ion sau componentele acestora pot prezenta o reacție puternic ExotermicO tranziție de probă sau o reacție este exotermă dacă generează căldură.exotermică și presiunea asociată. Cu ajutorul calorimetriei izoterme, se pot obține direct informații pentru gestionarea termică, obținute prin intermediul scăderii termice.

Dacă dezvoltați sau produceți materii prime pentru baterii, proiectați celule și pachete de baterii, este posibil să doriți:

• Să investigheze scăparea termică a bateriei atât în situații normale, cât și în situații abuzive
• Să analizați presiunea generată atunci când celula bateriei explodează în calorimetru
• Înțelegeți la ce temperatură apare scurtcircuitul intern din cauza descompunerii componentelor individuale
• Înțelegeți ce se întâmplă din punct de vedere chimic și termic atunci când scurtcircuitele interne produc puncte fierbinți în celulă
• Să proiecteze celule concepute pentru a reduce probabilitatea de creștere a punctelor fierbinți și de consum al celulei
• Să proiecteze, select sau să specifice dispozitive de siguranță termică (de exemplu, aerisire, CID, PTC) pe baza datelor privind temperatura și presiunea din interiorul unei celule în timpul descompunerii termice și să știe cât de bine funcționează aceste dispozitive în atenuarea consecințelor defecțiunilor
• Clasificarea celulelor individuale în funcție de riscurile și pericolele lor potențiale
• Efectuarea în deplină siguranță a unui test izoterm de încărcare/descărcare fără riscul de a distruge instrumentul
• Reduceți probabilitatea unei reacții în lanț a defecțiunilor celulelor din cauza transportului de căldură între celulele alăturate

Recomandările cărții noastre albe pentru dvs:

• Carte albă: Battery Safety (thermal runaway) - AdiabaticAdiabatic descrie un sistem sau un mod de măsurare fără niciun schimb de căldură cu mediul înconjurător. Acest mod poate fi realizat utilizând un dispozitiv calorimetric în conformitate cu metoda calorimetriei cu rată de accelerare (ARC). Scopul principal al unui astfel de dispozitiv este de a studia scenariile și reacțiile termice scăpate de sub control. O scurtă descriere a modului adiabatic este "nu intră căldură - nu iese căldură".Adiabatic Calorimetry for advances battery testing (versiunea în limba engleză)
• Carte albă: Ciclismul bateriilor - Calorimetrie izotermă pentru testarea avansată a bateriilor (versiunea în limba engleză)