열분석을 통한 배터리 테스트

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배터리 원자재

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구성성분(양극/음극/분리기/PCT특허)

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배터리 원자재

배터리 원자재

이제 배터리에 대하여 새로운 방법을 찾아야 합니다. 목표는 더 효율적인 에너지 저장처럼 에너지와 출력을 더욱더 나아지게 만들 새로운 물질들을 찾는 것입니다. 이 것은 양극과 음극 물질, 분리기, 전해질, 경계층처럼 물질들의 생산과 특성 분석에 대하여 매우 정교해진 장치가 필요합니다.

귀하께서 배터리 산업에서 원자재들을 개발하거나 생산하신다면, 아래의 것들이 필요하실 것입니다:

  • 나노/비정질 결정 물질들에 대한 특성들
  • 온도 함수에 따른 물질 거동과 안정성에 대한 이해
  • 방산 기체에 대한 화학적 성분 식별(반응, 분해, 탈착)
  • 배터리 원자제들의 열안정성 이해
  • 상변화, 상도식 식별
  • 전지와 포장의 열물성 데이터를 통해 얻는 열적 모델 프로그램
구성품 (양극/음극/전해질)

구성품 (양극/음극/전해질)

일단 새로운 소재가 선택되면, 제조 및 용도에 따르는 요구사항에 따라 전극의 디자인이 결정됩니다. 네취는 모든 종류의 전극, 분리막, 전해질의 특성화에 따라 필요한 모든 연구 분석 장비들을 보유하고 있습니다.

만약 귀하가 배터리 구성품을 개발하거나 생산하고자 한다면 다음과 같은 것들을 원하실 것 입니다:

  • 소결 중의 수축 및 무게 감소와 열팽창과 같은 열기계적 특성
  • 전극의 열전도율 특성
  • 동일한 공극을 가지는 전극의 열용량과 열전도율 측정
  • 양극의 열 안정성 향상
  • 고압에서 전극의 열적 거동 분석
  • 성분 간의 주요 상반된 특성 측정
  • 제조 및 공정 확장 시 품질관리 방법 개발
전지 설계

전지 설계

모든 응용 분야는 다른 성능과 한계를 가지고 있습니다. 모든 응용 분야에 대하여 절대적으로 화학적인 솔루션은 없습니다. 구성 성분의 교체는 응용 분야의 변화 필요성과 다양화 되는 새로운 기술과 함께 필요 할 수도 있습니다. 잘 설계된 열적 관리 시스템은 배터리의 전지의 수명과 성능에 대하여 더욱더 잘 평가할 수 있습니다. 장치의 전기적이고 화학적인 측면에서 보면, 배터리의 성능과 수명은 작동 온도에 의해 영향을 받습니다. 높은 온도는 불필요한 반응, 계면 경계 성분들의 분해, 짧은 배터리 수명과 배터리 교체 가격 상승을 증가시킵니다.

정확히 보정된 배터리 시스템 개발은 오류 실험을 통해 충전/방출 순환의 전 범위에 걸쳐 배터리 전지들에서 발생한 열에 대하여 정확한 측정을 필요로 합니다.

배터리 전지들을 개발하거나 생산해야 한다면, 아래의 항목들이 필요할 것입니다.

  • 배터리 성능에서 충격에 대한 전지 설계 이해
  • 리튬 이온 전지 또는 구성 성분들이 높은 발열 반응이 일어날 때의 온도를 측정
  • 가스 형태의 분해에 대하여 반응, 반응 속도와 압력 증가와 관련된 에너지의 양 측정
  • 배터리 안으로의 침투 또는 찌그러짐 실험의 충격 측정  
수명

수명

배터리가 충전되거나 방출될 때, 열은 발생하거나 흡수됩니다. 등온 열량계와의 연결에 의해 배터리 순환은 열흐름 특성에 대하여 컴퓨터로 조절하고 배터리 수명을 분석합니다. 온도, 충전률/방출률과 방출 정도는 각각 전지들의 수명에 대하여 주요한 영향력을 가집니다. 새로운 배터리 설계(새로운 물질 선택 또는 구성 성분의 조합)는 열량계 측정을 통해 평가할 수 있습니다. 3차원 센서를 갖춘 가속 속도 열량계(ARC; Accelerating Rate Calorimeter)는 장치와 작업자에 대하여 완벽히 안정적으로 등온 모드로 측정이 가능합니다.

배터리의 성능을 분석해야 한다면, 아래의 항목들이 필요할 것입니다.

  • 배터리 모듈로부터 정확한 열 발생 데이터 수집
  • 장치에 대하여 위험 요소 없이 완벽히 안정적으로 충전/방출 실험
  • 원래의 성능에 대하여 어떤 저하 요소가 있는지 이해 
  • 과다한 사용에 대하여 성능 저화와 순환의 효과를 평가
  • 더 좋은 배터리 모듈에 대한 물리적이고 전기화학적인 설계 평가
재사용

재사용

배터리가 수명을 다했을 때, 배터리는 수리되거나 재사용을 하기 위해 수집되기도 하고, 분해하여 각각 하나의 구성 성분으로 재활용 됩니다. 배터리는 다른 고분자, 산화물, 금속 물질들로 이루어져 있습니다. 열분석은 대개 이러한 물질들의 특성을 분류하는 도구로 이용됩니다.

배터리 재활용의 사업 한다면, 아래의 항목들이 필요할 것입니다.

  • 주요 구성 성분의 물리적 분류 가능성 평가
  • 배터리가 나뉘어져 변환되었을 때, 다른 구성 성분과의 분류 효율 평가
  • 배터리의 각각의 구성 성분의 특성 분석
  • 재활용된 물질의 나노/비정질/불완전결정도 특성 분석
  • 온도 함수에 따른 재활용된 물질 안정성의 물질 거동 이해
성능 & 안정성

성능 & 안정성

리튬 이온 배터리 기술은 강한 휴대성과 같은 많은 이점들을 제공해 주지만 안정성에 대해서는 좋지 않습니다. 배터리 개발자들은 절충 성능 없이 설계적으로 더 안전한 배터리를 필요로 합니다.

단열 열량계는 리튬 이온 전지 또는 구성 성분들이 높은 발열 반응과 관련된 압력에서 나타날 수 있는 온도를 포함하여 적절한 방법들을 많이 제공 할 수 있습니다.

등온 열량계에서는 열관리에 대한 정보들은 직접적으로 얻을 수 있습니다.

배터리에 사용되는 원자재들을 개발하거나 생산해야 한다면, 아래의 항목들이 필요할 것입니다.

  • 일반적인 상태와 오류가 발생된 상태 사이에서의 배터리의 열폭주 조사
  • 배터리 전지가 열량계 속에서 폭발할 때 발생된 압력 분석
  • 각각의 구성 성분들의 분해에 의해 발생되는 내부 합선에 대한 온도 이해
  • 내부 합선이 전지 내에 뜨거운 장소를 발생시킬 때, 화학적이고 열적인 현상 이해 
  • 뜨거운 장소 확대와 전지의 소비량의 가능성 감소에 대한 전지 설계
  • 전지 속에서 열적 분해가 일어나는 동안 온도와 압력 데이터와 실패의 결과 경감을 반영한 설계, 선택, 또는 명시한 열안정성 장치(CID, PTC)
  • 잠재적인 위험에 따라 각각의 전지로 분류
  • 장치에 좋지 않은 위험 요소 없이 완전하게 안전한 등온 충전/방출 실험 수행 
  • 서로 접한 전지 사이에서의 열전달에 의한 전지 불량의 연쇄 반응 가능성 감소