Ανακυκλωτές μπαταριών: ρίχνοντας φως στη λεπτομέρεια των ηλεκτροχημικών υλικών και συσκευών – Physics World

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/web-IMG_1666-scaled.jpg" data-caption="Κατασκευασμένο για μέτρηση Οι κυκλοποιητές μπαταριών SI-6200 και SI-9300R από την AMETEK SI επιτρέπουν σε ερευνητές και κατασκευαστές να συγκρίνουν τα πλεονεκτήματα των νέων χημικών και υλικών μπαταριών. Πάνω: ένας μηχανικός πεδίου της AMETEK SI επιβλέπει την εγκατάσταση, τη θέση σε λειτουργία και την αποδοχή του SI-9300R σε μια εγκατάσταση δοκιμών πελατών. (Ευγενική προσφορά: AMETEK SI)” title=”Κάντε κλικ για να ανοίξετε την εικόνα στο αναδυόμενο παράθυρο” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/web-IMG_1666-scaled.jpg”>

Τεχνολογίες αιχμής που καλύπτουν όλες τις βάσεις έναντι κόστους, απόδοσης και καινοτομίας. Αυτό είναι το μάντρα για την ομάδα ανάπτυξης προϊόντων Επιστημονικά Όργανα ΑΜΕΤΕΚ (AMETEK SI), ο κατασκευαστής των ΗΠΑ εξειδικευμένων συστημάτων δοκιμών για ηλεκτροχημικές μελέτες και χαρακτηρισμό μπαταριών. Μεγεθύνετε λίγο και τα λειτουργικά σημεία αναφοράς είναι εξίσου σαφή. Το Front-and-centre είναι ένα κοσμοπολίτικο μείγμα πελατών – που καλύπτει ακαδημαϊκή έρευνα, βιομηχανική Ε&Α και παραγωγή όγκου – συν ένα ολοκληρωμένο ηλεκτροχημικό χαρτοφυλάκιο – κυκλοποιητές μπαταριών, ποτενσιοστάτες, γαλβανοστάτες, αναλυτές απόκρισης συχνότητας και πολλά άλλα όσον αφορά το βοηθητικό υλικό και λογισμικό.

Η ευθυγράμμιση είναι όλα, με τους τελικούς χρήστες και τα προϊόντα της AMETEK SI που έχουν χαρτογραφηθεί συγχρονισμένα σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών δοκιμών και μετρήσεων – συστήματα αποθήκευσης ενέργειας, φυσική ηλεκτροχημεία, επιστήμη της διάβρωσης, βιοϊατρικές συσκευές και υλικά στερεάς κατάστασης – και βασίζονται σε ένα συνδυασμό 100+ χρόνια ηγετικής θέσης στην τεχνολογία στις τρεις βασικές μάρκες του κατασκευαστή: Princeton Applied Research, Solartron Analytical και Signal Recovery.

Απόδοση σε βάθος χρόνου

Αν αυτή είναι η πίσω ιστορία, τι γίνεται με το τώρα και το επόμενο στον οδικό χάρτη ανάπτυξης; Βραχυπρόθεσμα, η ευθυγράμμιση της τεχνολογικής καινοτομίας με τις εξελισσόμενες απαιτήσεις του τελικού χρήστη υπογραμμίζει τις τελευταίες προσφορές προϊόντων της AMETEK SI: SI-6200 και SI-9300R κυκλοποιητές μπαταριών για δοκιμές έρευνας και παραγωγής προηγμένων μπαταριών που προορίζονται για εφαρμογές σε κινητά τηλέφωνα, υπολογιστές, ηλεκτρικά οχήματα (EV) και παρόμοια. Εν συντομία, αυτοί οι κυκλοποιητές μπαταριών υψηλής απόδοσης δίνουν τη δυνατότητα σε ερευνητές και κατασκευαστές να συγκρίνουν τα πλεονεκτήματα καινοτόμων χημικών και υλικών μπαταριών, με επαναλαμβανόμενες δοκιμές ποδηλασίας που εκτελούνται σε εκτεταμένα χρονικά πλαίσια (από πολλές εβδομάδες έως αρκετούς μήνες) για να επικυρώσουν την απόδοση διάρκειας ζωής σε πολλαπλές συντεταγμένες.

Ως εκ τούτου, οι κυκλοποιητές μπαταριών AMETEK SI επιτρέπουν όλες τις δυνατότητες δοκιμής: σταθερό ρεύμα, σταθερή τάση (CC-CV). σταθερή ισχύς (CP); σταθερή αντίσταση (CR); κυκλική βολταμετρία (CV); καθώς και μια σειρά σχημάτων ράμπας γρήγορου παλμού και τάσης/ρεύματος. Υπάρχουν επίσης προηγμένες διαγνωστικές μέθοδοι, συμπεριλαμβανομένης της φασματοσκοπίας ηλεκτρικής σύνθετης αντίστασης (EIS), μιας μη καταστροφικής τεχνικής για τη λεγόμενη ανάλυση «κατάστασης φόρτισης» (SOC) και την έγκαιρη ανίχνευση σφαλμάτων στο εσωτερικό της μπαταρίας. δοκιμές κύκλου προφίλ αστικής κίνησης (αυθαίρετες κυματομορφές) για την προσομοίωση του πραγματικού περιβάλλοντος που βιώνουν οι μπαταρίες σε εφαρμογές EV. και ανάλυση διαφορικής χωρητικότητας για την παρακολούθηση της κατάστασης της υγείας (SOH) και των δομικών αλλαγών στα υλικά της μπαταρίας σε επαναλαμβανόμενους κύκλους φόρτισης/εκφόρτισης.

Η SI-6200, από την πλευρά του, έχει σχεδιαστεί για τη δοκιμή υλικών μπαταριών επόμενης γενιάς, υπερπυκνωτών και μικροκυψελών καυσίμου έως και 200 ​​mA/10 V ανά κανάλι. Μεταξύ των βασικών χαρακτηριστικών του αναλυτή: αυτόνομη λειτουργία με τη χρήση στοιβαζόμενων μονάδων 10 καναλιών (ή σε ντουλάπι). γρήγορες ταχύτητες απόκτησης δεδομένων (χιλιάδες μετρήσεις ανά δευτερόλεπτο σε όλα τα κανάλια). και την ενσωμάτωση μετατροπέων 24-bit υψηλής ανάλυσης (για να καταστεί δυνατή η έγκαιρη ανίχνευση μικρών διαφορών στις συμπεριφορές κυψελών).

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/web-M-DeSantis-headshot.jpg" data-caption="Massimo DeSantis "Το παν είναι να δίνουμε προτεραιότητα σε ικανοποιημένους τελικούς χρήστες κάθε φορά." (Ευγενική προσφορά: AMETEK SI)” title=”Κάντε κλικ για να ανοίξετε την εικόνα στο αναδυόμενο παράθυρο” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/web-M-DeSantis-headshot.jpg”>

«Λόγω του σχετικά χαμηλού ρεύματος ανά κανάλι, το SI-6200 επικεντρώνεται κυρίως στη δοκιμή πρωτότυπων κυψελών νομισμάτων και συσκευών αποθήκευσης ενέργειας μικρής κλίμακας», εξηγεί ο Massimo DeSantis, Αντιπρόεδρος του Τμήματος της AMETEK Advanced Measurement Technology (AMT), μιας ευρύτερης επιχειρηματικής μονάδας που περιλαμβάνει την AMETEK SI. "Αυτή η ανάπτυξη και δοκιμή συσκευής σε αρχικό στάδιο αντιπροσωπεύει την εφαρμογή "sweet spot", αν και ο κυκλοποιητής μπορεί να χρησιμοποιηθεί και σε περιβάλλον παραγωγής."

Αξίζει να σημειωθεί ότι η ικανότητα EIS, που προηγουμένως περιοριζόταν σε ακαδημαϊκά ερευνητικά περιβάλλοντα, μεταβαίνει τώρα σε βιομηχανικές δοκιμές Ε&Α και παραγωγής. Δεν είναι δύσκολο να καταλάβεις γιατί. Για αρχή, το EIS επιτρέπει τη λεπτομερή ανάλυση της αντίστασης, της χωρητικότητας και της σύνθετης αντίστασης σε διαφορετικές συχνότητες για την παρακολούθηση της ηλεκτρικής απόκρισης μιας μπαταρίας. Αυτές οι εξαρτώμενες από τη συχνότητα γνώσεις ρίχνουν φως σε διάφορα ζητήματα απόδοσης - πλευρικές αντιδράσεις, υποβάθμιση ηλεκτροδίων, γήρανση ηλεκτρολυτών και υποβάθμιση SOH μεταξύ αυτών.

Επιπλέον, το EIS είναι μια μη επεμβατική τεχνική για την οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί επί τόπου ή παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο χωρίς διακοπή της κανονικής λειτουργίας της μπαταρίας. Αυτό είναι μια μεγάλη νίκη και σημαίνει ότι οι κατασκευαστές μπορούν να εφαρμόσουν μετρήσεις EIS σε μπαταρίες σε διαφορετικά στάδια παραγωγής, διασφαλίζοντας συνέπεια στην απόδοση και εντοπίζοντας τυχόν ελαττώματα ή ανωμαλίες νωρίς στη διαδικασία κατασκευής (όταν η απόδοση ροής εργασιών και η αξιοπιστία της συσκευής είναι ουσιαστικής σημασίας).

Προόδους εξουσίας

Κατ' επέκταση, το SI-9300R κυκλοποιητής μπαταρίας – ο «μεγάλος αδερφός» του SI-6200 – έχει σχεδιαστεί για τη δοκιμή μπαταριών υψηλής ισχύος, κυψελών καυσίμου και ηλεκτρόλυσης έως και 10 V/200 A. Ως εκ τούτου, κάθε κανάλι του SI-9300R εκτελεί τις ίδιες βασικές λειτουργίες με το SI-6200 – με ενσωματωμένη δυνατότητα EIS – αν και με πρόσθετα χαρακτηριστικά για τη στόχευση προγραμματιστών μπαταριών EV και λεγόμενων μπαταριών EV «δεύτερης ζωής» (οι οποίες έχουν φτάσει στο τέλος της «ζωής του αυτοκινήτου» διατηρώντας παράλληλα μια υπολειπόμενη χωρητικότητα περίπου 70–80 %).

Όπως το αδελφό του προϊόν, το SI-9300R είναι αρθρωτό και επεκτάσιμο – με διαφορετικές επιλογές καμπίνας (42U και 24U) που μπορούν να ελέγχονται και να παρακολουθούνται μέσω πολλαπλών υπολογιστών – ενώ μπορούν να συνδεθούν παράλληλα έως και πέντε κανάλια για να επιτρέψουν δοκιμές έως και 1000 A. «Εξετάζουμε εφαρμογές στη βιομηχανική Ε&Α και μάλιστα σε οποιοδήποτε ερευνητικό περιβάλλον που εμπλέκεται σε προηγμένες δοκιμές πρωτοτύπων μπαταριών και κυψελών καυσίμου υψηλής ισχύος», σημειώνει ο DeSantis.

Μια βασική πτυχή του SI-9300R είναι η εφαρμογή της διαχείρισης αναγεννητικής ενέργειας που, σύμφωνα με την ομάδα προϊόντων, μπορεί να αποφέρει έως και 5 φορές εξοικονόμηση χώρου και 90% εξοικονόμηση ετήσιου κόστους λειτουργίας σε σχέση με τους συμβατικούς ανακυκλωτές μπαταριών. Χωρίς αυτό το είδος ενεργητικής παρέμβασης, υπάρχει πολλή θερμότητα που πρέπει να διαχέεται όταν οι κυψέλες εκφορτίζονται σε πολλαπλά κανάλια – και αυτό σημαίνει προστιθέμενη ακίνητη περιουσία για συστήματα ψύξης μέσα στον αναλυτή. Στο SI-9300R, ωστόσο, η ισχύς ανακυκλώνεται εσωτερικά μεταξύ καναλιών που εκφορτίζονται και φορτίζονται ταυτόχρονα.

Εν τω μεταξύ, η αξιοπιστία του συστήματος είναι μια σημαντική ανησυχία για τους τελικούς χρήστες του εξοπλισμού κυκλοποίησης μπαταρίας – στόχος είναι η πραγματικά αυτόνομη ανακύκλωση αυτών των ακολουθιών δοκιμών μπαταρίας. Έχοντας αυτό υπόψη, τόσο οι SI-6200 και SI-9300R βασιστείτε στην κατοχυρωμένη με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας τεχνολογία Direct-to-Disk της AMETEK SI για να εξασφαλίσετε μια πιο ασφαλή, ισχυρή προσέγγιση για την απόκτηση και αποθήκευση δεδομένων. Με απλά λόγια: τα δεδομένα από τον κυκλοποιητή μπαταρίας αποθηκεύονται απευθείας σε μια μονάδα δίσκου – χωρίς ενδιάμεσο υπολογιστή – για να ελαχιστοποιηθεί ο κίνδυνος απώλειας δεδομένων.

Όλα αυτά ενισχύονται από Λογισμικό Aspire Energy – η «ψυχή των αναλυτών μπαταριών της AMETEK» – που παρέχει ένα πλήρως ενσωματωμένο περιβάλλον δοκιμής για τη διαχείριση ποδηλατών, κλιματικών θαλάμων, καταγραφών δεδομένων και βοηθητικού εξοπλισμού. Με τις ομάδες ανάπτυξης προϊόντων να είναι συχνά διασκορπισμένες παγκοσμίως, οι κοινόχρηστες βιβλιοθήκες του Aspire επιτρέπουν την εκ των προτέρων διαμόρφωση δοκιμών, γραφημάτων και αναλύσεων δεδομένων και κοινή χρήση από όλους τους χρήστες, ώστε να διασφαλίζεται η συνέπεια των αποτελεσμάτων.

Λειτουργικά, είναι σημαντικό το γεγονός ότι η AMETEK SI επιμένει στην ανάπτυξη μηχανικών επιτόπιων εκπαιδευμένων από την εταιρεία για την υποστήριξη της εγκατάστασης, θέσης σε λειτουργία και αποδοχής των κυκλωτών μπαταριών της στο εργαστήριο ή τη δοκιμαστική εγκατάσταση του πελάτη. «Τα κίνητρά μας είναι ξεκάθαρα», καταλήγει ο DeSantis. «Το μόνο που έχει να κάνει είναι να δοθεί προτεραιότητα σε μια πιο ομαλή διαδικασία ενσωμάτωσης, ταχύτερη επίλυση τεχνικών ερωτημάτων και ένα εκπαιδευτικό πρόγραμμα που είναι προσανατολισμένο να παρέχει ικανοποιημένους τελικούς χρήστες κάθε φορά».

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://physicsworld.com/a/battery-cyclers-shedding-light-on-the-detail-of-electrochemical-materials-and-devices/