बैटरी साइक्लर्स: इलेक्ट्रोकेमिकल सामग्री और उपकरणों के विवरण पर प्रकाश डालना - भौतिकी विश्व

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/web-IMG_1666-scaled.jpg" data-caption="मापने के लिए बना AMETEK SI के SI-6200 और SI-9300R बैटरी साइक्लर्स शोधकर्ताओं और निर्माताओं को नवीन बैटरी रसायन विज्ञान और सामग्रियों की खूबियों की तुलना करने में सक्षम बनाते हैं। ऊपर: एक AMETEK SI फील्ड इंजीनियर ग्राहक परीक्षण सुविधा में SI-9300R की स्थापना, कमीशनिंग और स्वीकृति की देखरेख करता है। (सौजन्य: AMETEK SI)” शीर्षक=”पॉपअप में छवि खोलने के लिए क्लिक करें” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/web-IMG_1666-scaled.jpg”>

लागत, प्रदर्शन और नवाचार जैसे सभी आधारों को कवर करने वाली अत्याधुनिक प्रौद्योगिकियाँ। उत्पाद विकास टीम के लिए यही मंत्र है AMETEK वैज्ञानिक उपकरण (AMETEK SI), इलेक्ट्रोकेमिकल अध्ययन और बैटरी लक्षण वर्णन के लिए विशेषज्ञ परीक्षण प्रणालियों का अमेरिकी निर्माता। थोड़ा ज़ूम करें और परिचालन संदर्भ बिंदु समान रूप से स्पष्ट हैं। फ्रंट-एंड-सेंटर एक महानगरीय ग्राहक मिश्रण है - जो अकादमिक अनुसंधान, उद्योग अनुसंधान एवं विकास और वॉल्यूम विनिर्माण तक फैला हुआ है - साथ ही एक व्यापक इलेक्ट्रोकेमिकल पोर्टफोलियो - बैटरी साइक्लर्स, पोटेंशियोस्टैट्स, गैल्वनोस्टैट्स, आवृत्ति प्रतिक्रिया विश्लेषक, और सहायक हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर के संदर्भ में बहुत कुछ।

संरेखण सब कुछ है, AMETEK SI अंतिम उपयोगकर्ताओं और उत्पादों को परीक्षण और माप अनुप्रयोगों की एक विविध श्रृंखला में समकालिक रूप से मैप किया गया है - ऊर्जा-भंडारण प्रणाली, भौतिक इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री, संक्षारण विज्ञान, बायोमेडिकल डिवाइस और ठोस-अवस्था सामग्री - और एक संयुक्त 100+ पर निर्माण निर्माता के तीन प्रमुख ब्रांडों में वर्षों का प्रौद्योगिकी नेतृत्व: प्रिंसटन एप्लाइड रिसर्च, सोलरट्रॉन एनालिटिकल और सिग्नल रिकवरी।

समय के साथ प्रदर्शन

यदि यह पिछली कहानी है, तो विकास रोडमैप पर अब और आगे का क्या होगा? निकट भविष्य में, उभरती अंतिम-उपयोगकर्ता आवश्यकताओं के साथ प्रौद्योगिकी नवाचार का संरेखण AMETEK SI की नवीनतम उत्पाद पेशकशों को रेखांकित करता है: एसआई 6200 और एसआई-9300आर मोबाइल फोन, पीसी, इलेक्ट्रिक वाहन (ईवी) और इसी तरह के अनुप्रयोगों के लिए उन्नत बैटरियों के अनुसंधान और उत्पादन परीक्षण के लिए बैटरी साइक्लर्स। संक्षेप में, ये उच्च-प्रदर्शन बैटरी साइक्लर शोधकर्ताओं और निर्माताओं को नवीन बैटरी रसायन विज्ञान और सामग्रियों की खूबियों की तुलना करने में सक्षम बनाते हैं, जिसमें कई निर्देशांक के साथ जीवनकाल के प्रदर्शन को मान्य करने के लिए विस्तारित समय सीमा (कई हफ्तों से कई महीनों तक) में दोहराए जाने वाले साइक्लिंग परीक्षण होते हैं।

जैसे, AMETEK SI बैटरी साइक्लर्स सभी प्रकार की परीक्षण क्षमताओं को सक्षम करते हैं: निरंतर वर्तमान, निरंतर वोल्टेज (सीसी-सीवी); निरंतर शक्ति (सीपी); निरंतर प्रतिरोध (सीआर); चक्रीय वोल्टामेट्री (सीवी); साथ ही तेज़-पल्स और वोल्टेज/वर्तमान रैंप योजनाओं की एक श्रृंखला। उन्नत नैदानिक ​​तौर-तरीके भी मिश्रण में हैं, जिनमें विद्युत प्रतिबाधा स्पेक्ट्रोस्कोपी (ईआईएस), तथाकथित "स्टेट-ऑफ-चार्ज" (एसओसी) विश्लेषण और बैटरी के अंदर प्रारंभिक दोष का पता लगाने के लिए एक गैर-विनाशकारी तकनीक शामिल है; ईवी अनुप्रयोगों में बैटरी कोशिकाओं द्वारा अनुभव किए गए वास्तविक दुनिया के वातावरण का अनुकरण करने के लिए शहरी-ड्राइव-प्रोफ़ाइल चक्र परीक्षण (मनमाना तरंग); और चार्ज/डिस्चार्ज के बार-बार चक्र के दौरान बैटरी सामग्री में स्वास्थ्य की स्थिति (एसओएच) और संरचनात्मक परिवर्तनों को ट्रैक करने के लिए विभेदक क्षमता विश्लेषण।

RSI एसआई 6200दूसरी ओर, इसे 200 mA/10 V प्रति चैनल तक अगली पीढ़ी की बैटरी सामग्री, सुपरकैपेसिटर और माइक्रो ईंधन कोशिकाओं के परीक्षण के लिए डिज़ाइन किया गया है। विश्लेषक की प्रमुख विशेषताओं में: स्टैकेबल 10-चैनल मॉड्यूल (या कैबिनेट-आधारित) का उपयोग करके स्टैंड-अलोन ऑपरेशन; तेज़ डेटा अधिग्रहण गति (सभी चैनलों पर प्रति सेकंड हजारों माप); और उच्च-रिज़ॉल्यूशन 24-बिट कनवर्टर्स का समावेश (सेल व्यवहार में छोटे अंतरों का शीघ्र पता लगाने में सक्षम करने के लिए)।

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/web-M-DeSantis-headshot.jpg" data-caption="मास्सिमो डेसेंटिस "यह हर बार संतुष्ट अंतिम उपयोगकर्ताओं को प्राथमिकता देने के बारे में है।" (सौजन्य: AMETEK SI)” शीर्षक=”पॉपअप में छवि खोलने के लिए क्लिक करें” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/web-M-DeSantis-headshot.jpg”>

“प्रति चैनल अपेक्षाकृत कम करंट के कारण, एसआई 6200 मुख्य रूप से प्रोटोटाइप सिक्का कोशिकाओं और छोटे पैमाने के ऊर्जा-भंडारण उपकरणों के परीक्षण पर ध्यान केंद्रित किया जाता है, ”एमेटेक एडवांस्ड मेजरमेंट टेक्नोलॉजी (एएमटी) के डिवीजन उपाध्यक्ष मास्सिमो डेसेंटिस बताते हैं, एक व्यापक व्यावसायिक इकाई जिसमें एमेटेक एसआई शामिल है। "यह प्रारंभिक चरण का उपकरण विकास और परीक्षण एप्लिकेशन 'स्वीट स्पॉट' का प्रतिनिधित्व करता है, हालांकि साइक्लर का उपयोग उत्पादन वातावरण में भी किया जा सकता है।"

ध्यान देने योग्य बात यह है कि ईआईएस क्षमता, जो पहले अकादमिक अनुसंधान सेटिंग्स तक ही सीमित थी, अब औद्योगिक अनुसंधान एवं विकास और उत्पादन परीक्षण में परिवर्तित हो रही है। यह देखना कठिन नहीं है कि क्यों। शुरुआत के लिए, ईआईएस बैटरी की विद्युत प्रतिक्रिया को ट्रैक करने के लिए विभिन्न आवृत्तियों पर प्रतिरोध, कैपेसिटेंस और प्रतिबाधा के दानेदार विश्लेषण को सक्षम बनाता है। ये आवृत्ति-निर्भर अंतर्दृष्टि विभिन्न प्रदर्शन मुद्दों पर प्रकाश डालती हैं - साइड प्रतिक्रियाएं, इलेक्ट्रोड गिरावट, इलेक्ट्रोलाइट उम्र बढ़ने और एसओएच गिरावट।

इसके अलावा, ईआईएस एक गैर-आक्रामक तकनीक है जिसका उपयोग किया जा सकता है बगल में या बैटरी के सामान्य संचालन मोड को बाधित किए बिना वास्तविक समय की निगरानी। यह एक बड़ी जीत है और इसका मतलब है कि निर्माता उत्पादन के विभिन्न चरणों में बैटरी पर ईआईएस माप तैनात कर सकते हैं, प्रदर्शन में स्थिरता सुनिश्चित कर सकते हैं और विनिर्माण प्रक्रिया में शुरुआती दोष या विसंगतियों का पता लगा सकते हैं (जब वर्कफ़्लो दक्षता और डिवाइस विश्वसनीयता सार होती है)।

शक्ति की प्रगति

विस्तार से, एसआई-9300आर बैटरी साइक्लर - का "बड़ा भाई"। एसआई 6200 - 10 वी/200 ए तक उच्च-शक्ति बैटरी, ईंधन सेल और इलेक्ट्रोलाइज़र का परीक्षण करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इस प्रकार, प्रत्येक चैनल एसआई-9300आर के समान ही बुनियादी कार्य करता है एसआई 6200 - अंतर्निहित ईआईएस क्षमता के साथ - हालांकि ईवी बैटरियों और तथाकथित ईवी "सेकंड लाइफ" बैटरियों के डेवलपर्स को लक्षित करने के लिए अतिरिक्त सुविधाओं के साथ (जो लगभग 70-80 की अवशिष्ट क्षमता को बनाए रखते हुए अपने "ऑटोमोटिव जीवन" के अंत तक पहुंच गए हैं) %).

अपने सहयोगी उत्पाद की तरह, एसआई-9300आर मॉड्यूलर और स्केलेबल है - विभिन्न कैबिनेट विकल्पों (42यू और 24यू) के साथ जिसे कई पीसी के माध्यम से नियंत्रित और मॉनिटर किया जा सकता है - जबकि 1000 ए तक परीक्षणों को सक्षम करने के लिए पांच चैनलों को समानांतर में जोड़ा जा सकता है। "हम अनुप्रयोगों पर विचार कर रहे हैं औद्योगिक अनुसंधान एवं विकास में और वास्तव में किसी भी अनुसंधान वातावरण में उच्च-शक्ति बैटरी और ईंधन कोशिकाओं के उन्नत प्रोटोटाइप परीक्षण में लगे हुए हैं," डीसेंटिस कहते हैं।

का एक प्रमुख पहलू एसआई-9300आर पुनर्योजी ऊर्जा प्रबंधन का कार्यान्वयन, जो उत्पाद टीम के अनुसार, पारंपरिक बैटरी साइक्लर्स की तुलना में 5 गुना अधिक स्थान की बचत और वार्षिक संचालन लागत में 90% की बचत प्रदान कर सकता है। इस प्रकार के सक्रिय हस्तक्षेप के बिना, जब कोशिकाएं कई चैनलों पर डिस्चार्ज हो रही होती हैं तो बहुत अधिक गर्मी नष्ट हो जाती है - और इसका मतलब है कि विश्लेषक के अंदर शीतलन प्रणालियों के लिए अतिरिक्त अचल संपत्ति। में एसआई-9300आरहालाँकि, बिजली को उन चैनलों के बीच आंतरिक रूप से पुन: प्रसारित किया जाता है जो एक साथ डिस्चार्ज और चार्ज होते हैं।

इस बीच, बैटरी-साइक्लर उपकरण के अंतिम उपयोगकर्ताओं के लिए सिस्टम विश्वसनीयता एक प्रमुख चिंता का विषय है - लक्ष्य उन बैटरी परीक्षण अनुक्रमों की वास्तव में स्वायत्त साइकिलिंग है। इसे ध्यान में रखते हुए, दोनों एसआई 6200 और एसआई-9300आर डेटा अधिग्रहण और भंडारण के लिए अधिक सुरक्षित, मजबूत दृष्टिकोण सुनिश्चित करने के लिए AMETEK SI की पेटेंटेड डायरेक्ट-टू-डिस्क तकनीक पर भरोसा करें। सीधे शब्दों में कहें: डेटा हानि के जोखिम को कम करने के लिए बैटरी साइक्लर से डेटा सीधे डिस्क ड्राइव पर संग्रहीत किया जाता है - कोई मध्यवर्ती पीसी नहीं।

इन सभी को पुष्ट किया गया है एस्पायर एनर्जी सॉफ्टवेयर - "AMETEK के बैटरी विश्लेषकों की आत्मा" - जो साइक्लर्स, जलवायु कक्षों, डेटा लॉगर्स और सहायक उपकरणों के प्रबंधन के लिए पूरी तरह से एकीकृत परीक्षण वातावरण प्रदान करता है। उत्पाद विकास टीमें अक्सर विश्व स्तर पर फैली हुई होती हैं, एस्पायर की साझा करने योग्य लाइब्रेरीज़ परिणामों की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए परीक्षण, ग्राफ़ और डेटा विश्लेषण को सभी उपयोगकर्ताओं द्वारा पूर्व-कॉन्फ़िगर और साझा करने में सक्षम बनाती हैं।

परिचालन की दृष्टि से, यह महत्वपूर्ण है कि AMETEK SI ग्राहक की प्रयोगशाला या परीक्षण सुविधा में अपने बैटरी साइक्लर्स की स्थापना, कमीशनिंग और स्वीकृति का समर्थन करने के लिए कंपनी-प्रशिक्षित फील्ड इंजीनियरों को तैनात करने पर जोर देता है। "हमारी प्रेरणाएँ स्पष्ट हैं," डेसेंटिस ने निष्कर्ष निकाला। "यह सब एक आसान ऑनबोर्डिंग प्रक्रिया को प्राथमिकता देने, तकनीकी प्रश्नों के तेज़ समाधान और एक प्रशिक्षण कार्यक्रम के बारे में है जो हर बार संतुष्ट अंतिम-उपयोगकर्ताओं को वितरित करने के लिए तैयार है।"

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/battery-cyclers-shedding-light-on-the-detail-of-electrochemical-materials-and-devices/