Batterijen en energie zijn vandaag de dag een belangrijk thema in onze maatschappij. Steeds meer bedrijven richten zich op het verbeteren van o.a. opslag van energie en hoe dit het meest efficiënt te gebruiken is. Voordat een batterij in de verkoop gaat, is deze uitgebreid getest op alle aspecten van de cyclus van grondstoffen tot aan het hergebruik daarvan.
Benelux Scientific biedt oplossingen en mogelijkheden die deze ontwikkelingen ondersteunen. In een serie van vijf nieuwsbrieven wordt telkens een ander aspect uitgelicht. In deze eerste episode is thermisch beheer en het kunnen meten aan complete batterijen met de nieuwe Hot Cell™ sensor van HotDisk® het onderwerp.
In volgende episoden komen technieken als elementen analyse aan bod, maar ook monstervoorbereiding en veroudering.
HotDisk® is de uitvinder van en wereldmarktleider op gebied van de Transient Plane Source techniek (TPS) voor het bepalen van thermische transport eigenschappen zoals thermische geleidbaarheid en thermische diffusie.
De thermische geleidbaarheid en thermische diffusie worden rechtstreeks en niet-destructief getest en de specifieke warmtecapaciteit wordt hieruit berekend.
Voor een TPS introductie lees je hier verder, of maak kennis met de uitvinder.
Zowel wetenschappelijke publicaties alsook applicatie notes tonen hoe breed TPS inzetbaar is op tal van monsters in allerlei vormen: bulkmateriaal, platen, vellen, folies, films, textiel, composieten, laminaten, granulaten, poeders, pasta’s, gels, crèmes, schuimen, vloeistoffen, isolatiemateriaal, enz.
Wanneer deze materialen een richtingsafhankelijke thermische geleidbaarheid en thermische diffusie tonen, dan spreken we van anisotrope monsters.
Batterijen blijken zeer anisotroop te zijn door hun gelaagde structuur. Het is niet ongebruikelijk dat de thermische geleidbaarheid in de richting van het vlak 200 keer hoger is vergeleken met loodrecht op het vlak van de lagen. De standaard Hot Disk® sensoren testen op unieke wijze de anisotrope thermische geleidbaarheid en thermische diffusie van gelaagde batterijcomposieten met hoge nauwkeurigheid en precisie.
Dr. Anton (Yi) Ma omschrijft deze toepassing hier.
Batterijen zijn er in verschillende soorten en maten, met verschillende eigenschappen voor wat betreft warmteontwikkeling en -afvoer. Een essentiële parameter voor de thermische modellering van een batterijpakket is de specifieke warmtecapaciteit van de individuele cel. Met de nieuwe Hot Cell™ sensoren kan de specifieke warmtecapaciteit van een complete batterij van elk type: knoop, cilindrisch, zakmodel of prismatisch van vorm en elke afmeting tot 40 cm lengte worden bepaald, nauwkeurig en eenvoudig!
Dr. Besira Mihiretie omschrijft deze toepassing hier.
Wat de Hot Cell™ methode uniek maakt, is dat de sensoren in afmeting kunnen worden opgeschaald om de specifieke warmtecapaciteit van alle geometrieën te kunnen testen, inclusief volumineuze monsters of componenten, zoals decimeter-lange en -brede batterijen.
Samenvattend: de prestaties van batterijen zijn sterk afhankelijk van hun effectieve thermisch beheer. Dit is op zijn beurt niet alleen afhankelijk van anisotrope thermische eigenschappen van de batterij, maar ook van diens specifieke warmtecapaciteit. Voor batterijfabrikanten is nauwkeurige kennis van de relevante specifieke warmtecapaciteit daarom van cruciaal belang. De Hot Cell™ methode van HotDisk® kan de werkelijke Cp-waarde leveren van een reeks complete accu’s, inclusief behuizing, elektroden, bewakingselektronica, enz. en levert zo een belangrijke bijdrage aan de ontwikkeling van goede en veilige batterijen.