Inledning
MyntcellsmodulEn kalorimetermodul som är en del av MMC (Multiple Module Calorimeter) och möjliggör skanning och isotermiska tester av kompletta mynt av varierande storlek. Den DSC-liknande tvillingdesignen ger en differentiell signal av värmesignaturen under en uppvärmningsramp eller laddning och urladdning av batterier.Myntcell är en small enkelcell i form av en cylinder eller knapp. Den används i många vardagliga small bärbara elektroniska apparater, t.ex. klockor, miniräknare, fjärrkontroller, elektroniska leksaker, small LED-ficklampor etc. Den tillverkas i enorma mängder varje år runt om i världen. Det finns flera olika typer av myntceller baserade på kemisk sammansättning, t.ex. silvercell, alkalisk cell, zink-luftcell och litiumcell. Vissa är inte uppladdningsbara, medan andra är uppladdningsbara, t.ex. litiumjonmyntceller eller Ni-MH-myntceller. Jämfört med de icke uppladdningsbara engångscellerna kostar de uppladdningsbara cellerna mer i början, men den förlängda livslängden gör dem till en bättre investering för konsumenterna. Dessutom har de laddningsbara cellerna mindre inverkan på miljön, eftersom batterikemikalierna ofta är giftiga och kan förorena miljön. Laddningsbara litiumjonceller ger också högre effekttäthet och kapacitet.
Många parametrar kommer att påverka prestandan hos laddningsbara myntceller, inklusive temperatur och cykelförhållanden. Det är mycket viktigt för tillverkare av myntceller att känna till värmeutvecklingen under laddnings-/urladdningscykler för att förstå cellens energieffektivitet och förbättra cellens prestanda och livslängd. Det är också nödvändigt att kunna undersöka säkerheten för hela myntcellen när den utsätts för hög temperatur. Den här applikationsnoten visar IsotermisktTester vid kontrollerad och konstant temperatur kallas isotermiska.isotermisk cykling av litiumjonmyntceller i ett nytt DSC-liknande system som är avsett för forskning och kvalitetskontroll av myntcellsbatterier.
Instrumentering
Det nya instrumentet som används är en högtemperaturmodul för myntceller på NETZSCH Kalorimeter med multipla moduler (MMC)En kalorimeternhet med flera lägen som består av en basenhet och utbytbara moduler. En modul är förberedd för kalorimetri med accelererande hastighet (ARC®), ARC®-Modulen. En andra används för skanningstester (Scanning Module) och en tredje och fjärde för batteri- och polymertester samt farmaceutiska tester för myntceller (Coin Cell Module).MMC 274 Nexus® (fig 1). Det är det enda DSC-liknande systemet för forskning och kvalitetskontroll av myntcellsbatterier i världen. Nyckelkomponenten i detta nya instrument är sensorn (fig 2 och 3). Den har en innovativ design för differentiell mätning baserad på termopil för förbättrad känslighet och stabilitet i mätningen av värmeflödet.
Den är konstruerad för att rymma ett helt knappcellsbatteri som prov. En extern battericykler kan enkelt anslutas till instrumentet via en plug-and-play LEMO-kontakt. Isotermisk cykling av myntcellen kan enkelt utföras under olika laddnings-/urladdningsförhållanden. Det nya instrumentet kan också göra DSC-scanning på en hel MyntcellsmodulEn kalorimetermodul som är en del av MMC (Multiple Module Calorimeter) och möjliggör skanning och isotermiska tester av kompletta mynt av varierande storlek. Den DSC-liknande tvillingdesignen ger en differentiell signal av värmesignaturen under en uppvärmningsramp eller laddning och urladdning av batterier.myntcell, vilket inte var möjligt tidigare.
Resultat
Ett litiumjonbatteri LiR2032 användes som prov och ett aluminiumblock av samma storlek användes som referens. Cellen hölls vid 40°C under hela experimentet. CCCV-laddning (Constant Current-Constant Voltage) och urladdning utfördes med 40 mA från 4,2 V till 3,0 V med hjälp av en extern battericykel. Flera cykler utfördes och värmeflödesdata var ganska reproducerbara. Uppgifterna visar att laddningen kännetecknas av en kort EndotermEn provövergång eller en reaktion är endoterm om det behövs värme för omvandlingen.endoterm följt av en small ExotermEn provövergång eller en reaktion är exoterm om värme genereras.exoterm reaktion medan urladdningen kännetecknas av en lång ExotermEn provövergång eller en reaktion är exoterm om värme genereras.exoterm reaktion (fig. 4). Uppgifterna kan enkelt integreras för att få fram den elektriska energin i eller ur myntcellen och den värme som frigörs samtidigt (fig. 5). Detta gör det enkelt att beräkna batteriets verkningsgrad för både laddnings- och urladdningsprocesser enligt figur 4. Utan värmeinformationen från HT Coin Cell-kalorimetri kan effektiviteten endast uppskattas.
Slutsats
Den nya högtemperaturmodulen för myntceller på Kalorimeter med multipla moduler (MMC)En kalorimeternhet med flera lägen som består av en basenhet och utbytbara moduler. En modul är förberedd för kalorimetri med accelererande hastighet (ARC®), ARC®-Modulen. En andra används för skanningstester (Scanning Module) och en tredje och fjärde för batteri- och polymertester samt farmaceutiska tester för myntceller (Coin Cell Module).MMC 274 Nexus® är en dedikerad kalorimeter för analys av myntceller. Den innovativa sensorn har en differentialprincip för högkvalitativa data. Sensorn är utformad för att rymma kommersiella myntcellsbatterier av olika storlek. Ett helt myntcellsbatteri kan enkelt laddas och lossas. Den flexibla programvaran möjliggör både isotermiska lägen och skanningslägen för fullständig karakterisering av myntcellen. Tack vare det här nya instrumentet kan exakt information om värmeflödet erhållas under laddnings-/urladdningstest under olika förhållanden. Batteriets verkningsgrad kan beräknas direkt med hjälp av den totala värmen under laddnings- eller urladdningsperioden. Denna information är mycket användbar för batteriforskare för att få insikt i batterikemin i cellen och för att förstå batteriets prestanda.