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 derde episode is Thermische Analyse het onderwerp. Onze leverancier Netzsch heeft hiervoor de juiste instrumenten in huis!
Vandaag de dag wordt de ontwikkeling van krachtige batterijen met een grotere capaciteit, een langere levensduur, kortere oplaadtijden, een lager gewicht en een kleinere omvang nog crucialer door de veranderende mobiliteit.
Ingenieurs worden geconfronteerd met uitdagingen bij het ontwerpen van lithium-ion batterijen. Er is een grondige strategie voor thermisch beheer nodig om de prestaties te verbeteren, de levensduur van de batterij te verlengen en een thermal runaway te voorkomen. Thermisch beheer begint met zorgvuldige karakterisering van batterijcomponenten voor de ontwikkeling van veilige batterijen.
De ontwerpcirkel van nieuwe batterijen kan worden samengevat zoals in onderstaande afbeelding.
Dit vereist geavanceerde instrumentatie voor de productie en karakterisering van materialen zoals anode- en kathodematerialen, separatoren, elektrolyten en grenslagen.
Zodra nieuwe grondstoffen zijn geselecteerd, leidt het ontwerp van elektroden tot vragen met betrekking tot hun productie en gebruik. NETZSCH beschikt over een volledige set instrumenten om deze elektroden, separatoren en elektrolyten te karakteriseren.
Elke toepassing heeft andere prestatievereisten en beperkingen. Er is geen unieke chemie die de juiste oplossing brengt voor alle toepassingen. Veranderingen in componenten kunnen nodig zijn als de behoeften van de toepassing veranderen en als er nieuwe technologieën beschikbaar komen. Een goed ontworpen thermisch beheersysteem is cruciaal voor de levensduur en prestaties van accucellen. De prestaties en levensduur van accu’s wordt beïnvloed door de temperatuur. Hoge temperaturen bevorderen nevenreacties en ontleding van grensvlakken, waardoor de levensduur van de batterij wordt verkort.
De ontwikkeling van optimale batterijsystemen is afhankelijk van nauwkeurige metingen van de warmte die door batterijcellen wordt gegenereerd tijdens het volledige bereik van oplaad-/ontlaadcycli en van het gedrag onder zware omstandigheden (zoals misbruik).
Wanneer een batterij wordt opgeladen of ontladen, wordt er warmte gegenereerd en geabsorbeerd. Isotherme calorimetrie wordt gebruikt om de warmtestromen te karakteriseren en daardoor de levensduur van de batterij te analyseren. Temperatuur, laad-/ontlaadsnelheden en de ontlaaddiepte hebben elk een grote invloed op de levensduur van de cellen. Nieuwe batterijontwerpen (keuze van nieuw materiaal en/of nieuwe assemblage van componenten) kunnen worden geëvalueerd.
Wanneer batterijen het einde van hun levensduur hebben bereikt, worden ze ingezameld om te worden gereviseerd of hergebruikt in minder veeleisende toepassingen, of de batterij wordt uit elkaar gehaald en elk afzonderlijk onderdeel wordt gerecycleerd. Batterijen bestaan uit assemblages van verschillende polymeren, oxiden en metalen. Thermische analyse is een nuttig karakteriseringsinstrument op dit gebied.
NETZSCH is de enige leverancier met oplossingen voor elk van deze stappen!
Lees hier meer over Thermische Analyse aan batterijen, of download deze brochure!
Sinds 1962 heeft NETZSCH haar klanten altijd voorzien van de nieuwste thermische analysetechnieken, het breedste assortiment producten van de hoogste kwaliteit, de meest uitgebreide technische ondersteuning en het hoogste serviceniveau. Of u nu een fabrikant van batterijcomponenten bent die op zoek is naar een grotere procesefficiëntie en een betere kwaliteitscontrole, of een onderzoeker die de prestatieparameters van nieuwe batterijmaterialen probeert te bepalen, oplossingen van NETZSCH bieden u het inzicht en de controle die nodig zijn om de ontwikkeling en productie van batterijen van superieure kwaliteit mogelijk te maken.