Badanie baterii metodami termoanalitycznymi

Badanie baterii metodami termoanalitycznymi

Wybierz metodę w zależności od zapotrzebowań aplikacyjnych:

Twoje urządzenie jest za małe, aby wyświetlić tę tabelę.


DSC

TG

STA

EGA

DIL

LFA

MMC

ARC

Materiały wyjściowe - surowce

+++

+++

+++

+++

+

+

n.a.

n.a.

Elementy baterii
(Anody / Katody / Separatory / PCT)

+++

+

++

+

+++

+++

++

+

Ogniwo

n.a.

n.a.

n.a.

n.a.

n.a.

+++

n.a.

+++

Wydajność & Bezpieczeństwo

+++

+

+++

+++

n.a.

n.a.

+++

++

Żywotność 

n.a.

n.a.

n.a.

n.a.

n.a.

n.a.

n.a.

+++

Recycling

+++

+++

+++

+++

+++

n.a.

n.a.

++

Materiały wyjściowe - surowce

Materiały wyjściowe - surowce

Prace badawczo-rozwojowe poświęcone bateriom to duże wyznanie. Głównym ich celem jest zaprojektowanie takich materiałów, aby umożliwiały m.in. zmagazynowanie jak największej ilości energii. W takim przypadku konieczne jest zastosowanie specjalistycznej aparatury do produkcji i charakterystyki głównych elementów baterii (anody, katody, separatory, elektrolity czy warstwy graniczne).

Jeśli jesteś producentem surowców używanych do produkcji baterii mogą Cię zainteresować następujące zagadnienia:

  • Charakterystyka nano/amorficznych/słabokrystalicznych materiałów
  • Zachowanie się materiałów i ich stabilność w funkcji temperatury
  • Identyfikacja materiałów pod kątem składu chemicznego na podstawie analizy wydzielanych gazów w trakcie ich grzania
  • Przemiany fazowe, diagramy fazowe
  • Parametry termofizyczne ogniw i obudowy baterii potrzebne do symulacji termicznych
Elementy baterii (Anody/Katody/Separatory)

Elementy baterii (Anody/Katody/Separatory)

Po wybraniu materiałów wyjściowych do produkcji baterii, kolejnym etapem jest zaprojektowanie poszczególnych elementów baterii pod kątem ich późniejszego zastosowania. W swojej ofercie posiadamy szeroką gamę instrumentów przy pomocy których można dokonać charakterystyki termofizycznej gotowych elementów baterii takich jak: elektrod, separatorów czy elektrolitów.

Jeśli jesteś producentem elementów baterii mogą Cię zainteresować następujące zagadnienia:

  • Właściwości termomechaniczne: kurczenie, utrata masy w trakcie spiekania czy rozszerzalność cieplna
  • Przewodnictwo cieplne elektrod
  • Pojemność cieplna i przewodnictwo cieplne elektrod o tej samej porowatości
  • Optymalizacja termicznej stabilności katody
  • Właściwości termiczne elektrod w warunkach narastającego ciśnienia
  • Wykrycie braku kompatybilności pomiędzy poszczególnymi elementami baterii
  • Stworzenie optymalnych procedur dla kontroli jakości QC i procesu produkcji
Ogniwa

Ogniwa

Efektywny system odprowadzania ciepła jest krytycznym parametrem dla długości życia i jakości ogniw. Baterie jako urządzenia elektrochemiczne są wrażliwe na działanie temperatury. Dodatkowo wysokie temperatury zwiększają ryzyko wystąpienia reakcji ubocznych i dekompozycji na granicach międzyfazowych, skracając tym samym żywotność baterii, co z kolei powoduje wzrost kosztów eksploatacji.

Stworzenie precyzyjnego systemu kalibracji baterii jest związane z dokładnymi pomiarami ciepła generowanego przez ogniwa w trakcie pełnych cykli ładowania/rozładowania jak i w trakcie testów bezpieczeństwa.

Jeśli jesteś producentem ogniw do baterii, mogą Cię zainteresować następujące zagadnienia:

  • Wpływ jakości wykonania ogniwa na właściwości baterii
  • Temperatury w których zachodzą wysoce egzotermiczne reakcje w ogniwach litowo-jonowych
  • Utrata energii w trakcie reakcji zachodzących w ogniwach, szybkość reakcji oraz dane na temat ciśnienia powstałego w wyniku dekompozycji ogniwa
  • Ocena wpływu testów bezpieczeństwa na baterię  
Żywotność

Żywotność

W trakcie procesu ładowania lub rozładowywania baterii następuje proces wytwarzania lub pochłaniana energii. Izotermiczna kalorymetria w połączeniu z cyklami pracy baterii - to bardzo dobra metoda do charakterystyki przepływu ciepła a tym samym analizy ilości cykli baterii. Parametry takie jak temperatura, szybkość ładowania/rozładowywania czy stopień wyładowania mają kluczowy wpływ na żywotność ogniw. Projektowanie nowych baterii (wybór materiałów lub nowych komponentów) może być wspomagane poprzez badania prowadzone przy użyciu kalorymetrii. Adiabatyczny kalorymetr reakcyjny (ARC) wyposażony w sensor 3D pozwala na bezpieczne przeprowadzenie testów w warunkach izotermicznych.

 

Jeżeli badasz parametry baterii, mogą Cię zainteresować następujące zagadnienia:

  • Gromadzenie danych na temat wytwarzania ciepła poprzez poszczególne składniki baterii
  • Prowadzenie badań związanych z cyklami ładowania/rozładowywania bez ryzyka uszkodzenia instrumentu
  • Określenie czy nie pogorszyła się wydajność baterii w trakcie rzeczywistej eksploatacji 
  • Gromadzenie danych na temat procesu starzenia się baterii
  • Opracowanie parametrów fizycznych i elektrochemicznych, które zwiększyłyby żywotność baterii 
Recycling

Recycling

Kiedy baterie zużyją się, można poddać regeneracji lub recyclingowi poszczególnych ich komponentów, którymi są różnorodne polimery, tlenki czy materiały metaliczne. Analiza termiczna to idealne rozwiązanie w tym obszarze badawczym.

Jeżeli zajmujesz się recyclingiem baterii, mogą Cię zainteresować następujące zagadnienia:

  • Możliwość separacji poszczególnych komponentów baterii
  • Wydajność separacji poszczególnych elementów baterii
  • Charakterystyka poszczególnych składników baterii po separacji
  • Charakterystyka nano/amorficznych / słabokrystalicznych materiałów poddanych recyclingowi
  • Badanie stabilności termicznej materiałów poddanych recyclingowi 
Wydajność & Bezpieczeństwo

Wydajność & Bezpieczeństwo

Technologia baterii jonowo-litowych oferuje wiele zalet, z których najważniejsza to bezpieczeństwo ich użytkowania. Producenci baterii potrzebują odpowiednich narzędzi, które umożliwiłyby im stworzenie bardziej bezpiecznych baterii w połączeniu z ich doskonałą wydajnością.

Zastosowanie adiabatycznej kalorymetrii reakcyjnej daje możliwość stworzenia najbardziej niekorzystnych warunków termicznych (ang.: worst-case scenario) i zasymulowanie tzw. reakcji runaway (niekontrolowany wzrost temperatury). Dzięki temu uzyskujemy informacje na temat procesów wysoce egzotermicznych i powstałego ciśnienia zachodzących w ogniwach baterii. Natomiast przy pomocy kalorymetrii przeprowadzonej w warunkach izotermicznych, można uzyskać cenne dane na temat odprowadzania ciepła z baterii.

Jeśli jesteś producentem materiałów wyjściowych, ogniw i obudów do baterii, mogą Cię zainteresować następujące zagadnienia:

  • Charakterystyka procesów utraty energii w warunkach normalnych i ekstremalnych
  • Charakterystyka ciśnienia wytworzonego na skutek eksplozji ogniwa w kalorymetrze
  • W jakiej temperaturze pojawia się wewnętrzne zwarcie spowodowane dekompozycją poszczególnych komponentów?
  • Co się wydarzy pod względem chemicznym i termicznym, kiedy wewnętrzne zwarcie spowoduje powstanie gorących miejsc w ogniwie?
  • Zaprojektowanie takich ogniw, aby obniżyły ryzyko powstania gorących miejsc i zużycia się ogniwa
  • Zaprojektowanie termicznie stabilnych przyrządów (np., wywietrznik, CID, PTC) w oparciu o dane na temat temperatury i ciśnienia panujących w ogniwie w trakcie rozkładu termicznego
  • Klasyfikacja ogniw ze względu na potencjalne ryzyko i niebezpieczeństwo
  • Przeprowadzenie testów ładowania/rozładowania w warunkach ściśle izotermicznych bez ryzyka uszkodzenia instrumentu 
  • Minimalizacja prawdopodobieństwa reakcji łańcuchowych na skutek defektów w ogniwie spowodowanych transportem ciepła pomiędzy przylegającymi ogniwami