Teste de Baterias por Análise Térmica

Teste de Baterias por Análise Térmica

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Projeto de Matérias Primas

Projeto de Matérias Primas

Consideráveis esforços estão sendo canalizados para a investigação da bateria. O objectivo é encontrar novos materiais que permitam melhor aproveitamento de energia e densidade de potência, bem como o armazenamento eficiente de energia. Isso requer instrumentação sofisticada para a produção e caracterização de materiais tais como anodo e catodo, separadores, eletrólitos, camadas limite de separação.

Se você desenvolve ou produz matérias primas para a indústria de baterias, você pode querer:

  • Caracterizar materiais nano/amorfo/cristalinos
  • Entender o comportamento e a estabilidade dos materiais como função da temperatura
  • Obter a identificação química dos gases desprendidos (reação, decomposição, dessorção)
  • Entender a estabilidade térmica das matérias primas de baterias
  • Obter as transformações de fase e diagramas de fase
  • Obter os dados de propriedades térmicas para a inclusão do programa do modelo térmico de células e de baterias
Componentes (Anodos/Catodos/Separadores)

Componentes (Anodos/Catodos/Separadores)

Uma vez que novas matérias-primas forem selecionadas, o projeto de eletrodos leva a questões relacionadas à sua fabricação e uso. Nós da NETZSCH trazemos um conjunto completo de instrumentos para caracterizar os eletrodos, separadores, e eletrólitos.

Se você desenvolve ou produz componentes da bateria, você pode querer:

  • Caracterizar propriedades termo-mecânicas tais como retração e perda de peso durante a sinterização e a expansão térmica
  • Caracterizar a condutividade térmica do eletrodo
  • Medir a capacidade térmica e a condutividade térmica de eletrodos de mesma porosidade d
  • Melhorar a estabilidade térmica de seu cátodo
  • Analisar o comportamento térmico do eletrodo sob alta pressão
  • Detectar problemas de incompatibilidade entre os componentes
  • Desenvolver métodos de CQ para a fabricação e processos de scale-up 
Projeto de Bateria

Projeto de Bateria

Cada aplicação tem diferentes requisitos de desempenho e restrições. Não há uma química que seja a solução certa para todas as aplicações. Alterações em componentes podem ser exigidas de acordo com as necessidades da mudança de aplicação e com as novas tecnologias se tornam disponíveis. Um sistema térmico de gestão bem concebido, é essencial para a vida e o desempenho das células de bateria. Como os dispositivos eletroquímicos, baterias de desempenho e tempo de vida são afetadas pela temperatura. Altas temperaturas aumentam reações colaterais e decomposição das fronteiras interfacial, encurtando a vida da bateria a custos crescentes de substituição da bateria.

Desenvolvimento de sistemas de bateria precisamente calibrados dependem de medições precisas de calor gerado por células da bateria durante toda a gama de ciclos de carga / descarga, bem como o comportamento durante os testes de abuso.

Se você desenvolve ou produz células de bateria, você pode querer:

  • Entender o impacto do design da célula sobre o desempenho da bateria
  • Conhecer a temperatura na qual os íons células de lítio ou seus componentes podem exibir uma reação fortemente exotérmica
  • Saber a quantidade de energia liberada durante a reação, a velocidade da reação, e os níveis de pressão que surgem como resultado da decomposição do gases formados 
  • Avaliar o impacto de um prego ou teste de penetração no esmagamento da bateria  
Ciclo de Vida

Ciclo de Vida

Quando a bateria está carregada ou descarregada, o calor é gerado e absorvido. Calorimetria isotérmica em conexão com cyclers de bateria é uma forma inteligente de caracterizar o fluxo de calor e, portanto, para analisar o ciclo de vida da bateria. Taxas de temperatura da carga / descarga e da profundidade de descarga, cada um tem uma influência importante sobre o ciclo de vida das células. Novos designs de bateria (escolha de novos materiais e / ou montagem de novos componentes) pode ser avaliada graças a medição de calorimetria. O Calorímetro de Taxa Acelerada (ARC), equipado com um sensor 3D permite testar em um modo isotérmico com toda a segurança para o instrumento e para o operador.

Se você analisar o desempenho da bateria, você pode querer:

  • Coletar dados precisos de geração de calor do módulo de bateria
  • Fazer com toda a segurança um teste carga / descarga, sem ter qualquer risco de destruir o instrumento
  • Entender quando houver qualquer deterioração no desempenho original 
  • Obter uma assinatura de desempenho ao longo do tempo para avaliar os efeitos do envelhecimento e de ciclo
  • Avaliar mudanças de projeto tanto físicas como eletroquímicas que poderiam levar a melhores módulos de bateria
Reciclagem

Reciclagem

Quando as baterias chegam ao seu fim de vida, são recolhidas para serem recondicionados ou reaproveitadas em aplicações menos exigentes, ou a bateria é desmontada e cada componente é eciclado. As baterias são construídas com conjuntos de diferentes polímeros, óxidos, materiais metálicos. A análise térmica é a caracterização ferramenta de caracterização útil neste campo.

Se você está no negócio de reciclagem de baterias, você pode querer:

  • Avaliar a viabilidade de separação física de seus principais componentes
  • Avaliar a eficiência da liberação de diferentes componentes, quando a bateria é convertida em fragmentos
  • Caracterizar cada um dos componentes da bateria, quando fragmentada
  • Caracterizar o cristal nano / amorfo / de materiais reciclados
  • Compreender o comportamento de estabilidade do material reciclado como uma função da temperatura
Desempenho & Segurança

Desempenho & Segurança

Tecnologia de bateria de lítio oferece muitas vantagens na aplicação de energia portátil, mas uma das principais preocupações é com a segurança. Projetistas de baterias precisam de ferramentas que lhes permitam projetar baterias mais seguras, sem comprometer o seu desempenho.

Por meio de um esquema de "pior cenário" (fuga térmica), calorimetria adiabática pode fornecer muitas respostas pertinentes, incluindo a temperatura na qual as células de lítio ou de seus componentes podem apresentar uma reação altamente exotérmica, e a pressão associada. Com calorimetria isotérmica, informações para gerenciamento térmico podem ser obtidos diretamente.

Se você desenvolve ou produz matérias-primas para a bateria, projeto de células de bateria e ou pacotes, você pode:

  • Investigar fuga térmica da bateria em situações normais ou abusivas
  • Analisar a pressão gerada quando a bateria explode no calorímetro
  • Entender que temperatura interna acarreta um curto circuito devido à decomposição de componentes individuais
  • Entender o que acontece quimicamente e termicamente quando curto-circuitos internos produzem pontos quentes no interior da célula
  • Projetar células para diminuir a probabilidade de crescimento e consumo de hot spot
  • Projetar, selecionar ou especificar os dispositivos de segurança térmica (ou seja, ventilação, CID, PTC), baseado na temperatura e pressão de dados dentro de uma célula durante a decomposição térmica e para saber como esses dispositivos funcionam em conseqüências de falhas
  • Classificar células individuais em relação aos seus potenciais riscos e perigos
  • Executar testes com toda a segurança de carga/descarga isotérmicamente sem risco de destruir o instrumento 
  • Reduzir o risco de uma reação em cadeia de fracassos de células devido ao calor de transporte entre células adjacentes

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