Akkusyklilaitteet: valaisee sähkökemiallisten materiaalien ja laitteiden yksityiskohtia – Physics World

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/web-IMG_1666-scaled.jpg" data-caption="Tehty mitattavaksi AMETEK SI:n SI-6200- ja SI-9300R-akkusyklilaitteet antavat tutkijoille ja valmistajille mahdollisuuden vertailla uusien akkukemioiden ja -materiaalien etuja. Yllä: AMETEK SI:n kenttäinsinööri valvoo SI-9300R:n asennusta, käyttöönottoa ja hyväksymistä asiakkaan testauslaitoksessa. (Avaa: AMETEK SI)” title=”Avaa kuva ponnahdusikkunassa napsauttamalla” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/web-IMG_1666-scaled.jpg”>

Huipputeknologiaa, joka kattaa kaikki perusteet verrattuna hintaan, suorituskykyyn ja innovaatioihin. Tämä on tuotekehitystiimin mantra AMETEK Tieteelliset instrumentit (AMETEK SI), yhdysvaltalainen erikoistestijärjestelmien valmistaja sähkökemiallisiin tutkimuksiin ja akkujen karakterisointiin. Zoomaa hieman ja toiminnan vertailupisteet ovat yhtä selkeät. Front-and-cente on kosmopoliittinen asiakasvalikoima – kattaa akateemisen tutkimuksen, teollisuuden T&K:n ja volyymivalmistuksen – sekä kattavan sähkökemiallisen tuotevalikoiman – akkusyklilaitteet, potentiostaatit, galvanostaatit, taajuusvasteen analysaattorit ja paljon muuta apulaitteistojen ja ohjelmistojen osalta.

Kohdistus on kaikki, AMETEK SI:n loppukäyttäjät ja tuotteet on kartoitettu synkronisesti erilaisiin testi- ja mittaussovelluksiin – energian varastointijärjestelmiin, fysikaaliseen sähkökemiaan, korroosiotieteeseen, biolääketieteellisiin laitteisiin ja solid-state-materiaaleihin – ja perustuvat yhdistettyyn 100+ vuosien teknologiajohtajuutta valmistajan kolmella ydinbrändillä: Princeton Applied Research, Solartron Analytical ja Signal Recovery.

Suorituskyky ajan mittaan

Jos tämä on taustatarina, entä kehityssuunnitelman nyt ja seuraava? Lyhyellä aikavälillä teknologian innovaatioiden mukauttaminen muuttuviin loppukäyttäjien tarpeisiin korostaa AMETEK SI:n uusimpia tuotetarjouksia: SI-6200 ja SI-9300R akkupyörät matkapuhelimiin, tietokoneisiin, sähköajoneuvoihin (EV) ja vastaaviin sovelluksiin tarkoitettujen kehittyneiden akkujen tutkimukseen ja tuotannon testaukseen. Lyhyesti sanottuna nämä korkean suorituskyvyn akkupyöräilijät antavat tutkijoille ja valmistajille mahdollisuuden verrata uusien akkukemioiden ja -materiaalien etuja toistettavien pyöräilytestien kanssa, jotka suoritetaan pitkien ajanjaksojen aikana (useasta viikosta useisiin kuukausiin) käyttöiän suorituskyvyn vahvistamiseksi useiden koordinaattien avulla.

Sellaisenaan AMETEK SI -akkusyklilaitteet mahdollistavat kaikenlaiset testiominaisuudet: vakiovirta, vakiojännite (CC-CV); vakioteho (CP); jatkuva vastus (CR); syklinen voltammetria (CV); sekä joukko nopeita pulssia ja jännite-/virtaramppijärjestelmiä. Kehittyneitä diagnostiikkamenetelmiä on myös yhdistelmässä, mukaan lukien sähköinen impedanssispektroskopia (EIS), joka on tuhoamaton tekniikka niin kutsuttuun "lataustilan" (SOC) analysointiin ja varhaiseen vian havaitsemiseen akun sisällä. kaupunkikäyttöisen profiilin syklin testaus (mielivaltaiset aaltomuodot) simuloimaan todellista ympäristöä, jota akkukennojen kokevat sähköajoneuvojen sovelluksissa; ja differentiaalikapasiteettianalyysi, jolla seurataan akkumateriaalien terveydentilaa (SOH) ja rakenteellisia muutoksia toistuvien lataus-/purkausjaksojen aikana.

- SI-6200, puolestaan ​​on suunniteltu seuraavan sukupolven akkumateriaalien, superkondensaattorien ja mikropolttokennojen testaamiseen jopa 200 mA/10 V kanavaa kohti. Analysaattorin tärkeimmät ominaisuudet: itsenäinen toiminta käyttämällä pinottavia 10-kanavaisia ​​moduuleja (tai kaappipohjaisia); nopeat tiedonkeruunopeudet (tuhansia mittauksia sekunnissa kaikilla kanavilla); ja korkearesoluutioisten 24-bittisten muuntimien sisällyttäminen (jotta mahdollistavat pienten erojen havaitsemisen varhaisessa vaiheessa solujen käyttäytymisessä).

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/web-M-DeSantis-headshot.jpg" data-caption="Massimo DeSantis "Tässä on kyse tyytyväisten loppukäyttäjien priorisoimisesta joka kerta." (Avaa: AMETEK SI)” title=”Avaa kuva ponnahdusikkunassa napsauttamalla” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/web-M-DeSantis-headshot.jpg”>

"Suhteellisen alhaisen kanavakohtaisen virran vuoksi SI-6200 keskittyy ensisijaisesti prototyyppien kolikkokennojen ja pienimuotoisten energian varastointilaitteiden testaamiseen”, kertoo AMETEK SI:n sisältävän laajemman liiketoimintayksikön AMETEK Advanced Measurement Technology (AMT) divisioonan johtaja Massimo DeSantis. "Tämä alkuvaiheen laitekehitys ja -testaus edustaa sovellusta "sweet spot", vaikka cycleriä voidaan käyttää myös tuotantoympäristössä."

On syytä huomata, että EIS-ominaisuus, joka aiemmin rajoittui akateemiseen tutkimusympäristöön, on nyt siirtymässä teolliseen T&K- ja tuotannon testaukseen. Ei ole vaikea nähdä miksi. Ensinnäkin EIS mahdollistaa resistanssin, kapasitanssin ja impedanssin rakeisen analyysin eri taajuuksilla akun sähköisen vasteen seuraamiseksi. Nämä taajuudesta riippuvat näkemykset valaisevat erilaisia ​​suorituskykyongelmia – sivureaktioita, elektrodien hajoamista, elektrolyytin vanhenemista ja SOH:n hajoamista.

Lisäksi EIS on ei-invasiivinen tekniikka, jota voidaan käyttää in situ tai reaaliaikainen valvonta keskeyttämättä akun normaalia toimintatilaa. Tämä on suuri voitto ja tarkoittaa, että valmistajat voivat käyttää EIS-mittauksia akkuihin tuotannon eri vaiheissa, mikä varmistaa suorituskyvyn yhdenmukaisuuden ja havaitsee mahdolliset viat tai poikkeamat valmistusprosessin varhaisessa vaiheessa (kun työnkulun tehokkuus ja laitteen luotettavuus ovat tärkeitä).

Vallan edistyminen

Laajennuksena, SI-9300R akkupyöräilijä – sen "isoveli". SI-6200 – on suunniteltu suuritehoisten akkujen, polttokennojen ja elektrolyysilaitteiden testaamiseen jopa 10 V/200 A:n jännitteellä. SI-9300R suorittaa samat perustoiminnot kuin SI-6200 – sisäänrakennettu EIS-ominaisuus – tosin lisäominaisuuksilla, jotka on suunnattu sähköajoneuvojen akkujen ja niin kutsuttujen sähköautojen "second life" -akkujen kehittäjille (jotka ovat saavuttaneet "autokäyttöikänsä" lopun säilyttäen samalla noin 70–80 akun jäljellä olevan kapasiteetin %).

Kuten sen sisartuote, SI-9300R on modulaarinen ja skaalautuva – eri kaappivaihtoehdoilla (42U ja 24U), joita voidaan ohjata ja valvoa useiden tietokoneiden kautta – ja jopa viisi kanavaa voidaan kytkeä rinnakkain jopa 1000 A:n testien mahdollistamiseksi. ”Katsomme sovelluksia teollisessa T&K-toiminnassa ja itse asiassa missä tahansa tutkimusympäristössä, joka harjoittaa korkeatehoisten akkujen ja polttokennojen edistyksellistä prototyyppitestausta”, DeSantis huomauttaa.

Keskeinen näkökohta SI-9300R on regeneratiivisen tehonhallinnan toteutus, joka tuotetiimin mukaan voi tuottaa jopa 5-kertaisen tilansäästön ja 90 % säästön vuosittaisissa käyttökustannuksissa perinteisiin akkupyöräilijöihin verrattuna. Ilman tällaista aktiivista puuttumista, paljon lämpöä häviää, kun kennot purkautuvat useissa kanavissa – ja tämä tarkoittaa lisätilaa analysaattorin sisällä oleville jäähdytysjärjestelmille. Vuonna SI-9300Rvirtaa kuitenkin kierrätetään sisäisesti kanavien välillä, jotka purkavat ja lataavat samanaikaisesti.

Samaan aikaan järjestelmän luotettavuus on suuri huolenaihe akkusyklilaitteiden loppukäyttäjille – tavoitteena on näiden akkujen testausjaksojen todella itsenäinen sykli. Tämä huomioon ottaen sekä SI-6200 ja SI-9300R luottaa AMETEK SI:n patentoituun Direct-to-Disk -tekniikkaan varmistaaksesi turvallisemman ja vankemman tiedonkeruun ja -tallennustavan. Yksinkertaisesti sanottuna: akkusyklilaitteen tiedot tallennetaan suoraan levyasemaan – ei välitietokonetta – tietojen katoamisriskin minimoimiseksi.

Kaikki tämä on vahvistettu Aspire Energy -ohjelmisto – AMETEKin akkuanalysaattoreiden sielu – joka tarjoaa täysin integroidun testiympäristön pyöräilijöiden, ilmastokammioiden, tiedonkeruulaitteiden ja lisälaitteiden hallintaan. Koska tuotekehitystiimit ovat usein hajallaan maailmanlaajuisesti, Aspiren jaettavat kirjastot mahdollistavat testien, kaavioiden ja data-analyysien esikonfiguroinnin ja kaikkien käyttäjien jakamisen tulosten johdonmukaisuuden varmistamiseksi.

Toiminnallisesti on tärkeää, että AMETEK SI vaatii käyttämään yrityksen koulutettuja kenttäinsinöörejä tukemaan akkupyöräilijöidensä asennusta, käyttöönottoa ja hyväksymistä asiakkaan laboratoriossa tai testauslaitoksessa. "Motiivimme ovat selvät", DeSantis päättää. "Tässä on kyse sujuvamman käyttöönottoprosessin priorisoimisesta, teknisten kyselyiden nopeammasta ratkaisusta ja koulutusohjelmasta, joka on suunniteltu tarjoamaan tyytyväisiä loppukäyttäjiä joka kerta."

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/battery-cyclers-shedding-light-on-the-detail-of-electrochemical-materials-and-devices/