Pengendara sepeda baterai: menjelaskan detail bahan dan perangkat elektrokimia – Dunia Fisika

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/web-IMG_1666-scaled.jpg" data-caption="Dibuat untuk mengukur Pengendara sepeda baterai SI-6200 dan SI-9300R dari AMETEK SI memungkinkan para peneliti dan produsen membandingkan keunggulan bahan kimia dan bahan baterai baru. Atas: seorang insinyur lapangan AMETEK SI mengawasi pemasangan, commissioning, dan penerimaan SI-9300R di fasilitas pengujian pelanggan. (Sumber: AMETEK SI)” title=”Klik untuk membuka gambar dalam popup” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/web-IMG_1666-scaled.jpg”>

Teknologi mutakhir untuk mencakup semua aspek mulai dari biaya, kinerja, dan inovasi. Itulah mantra bagi tim pengembangan produk di Instrumen Ilmiah AMETEK (AMETEK SI), produsen sistem pengujian spesialis di AS untuk studi elektrokimia dan karakterisasi baterai. Perbesar sedikit dan titik referensi operasionalnya juga jelas. Front-and-center adalah gabungan pelanggan kosmopolitan – yang mencakup penelitian akademis, penelitian dan pengembangan industri, dan manufaktur volume – ditambah portofolio elektrokimia yang komprehensif – pendaur ulang baterai, potensiostat, galvanostat, penganalisis respons frekuensi, dan masih banyak lagi dalam hal perangkat keras dan perangkat lunak tambahan.

Keselarasan adalah segalanya, dengan pengguna akhir dan produk AMETEK SI dipetakan secara serempak di beragam aplikasi pengujian dan pengukuran – sistem penyimpanan energi, elektrokimia fisik, ilmu korosi, perangkat biomedis, dan material solid-state – dan dibangun berdasarkan gabungan 100+ kepemimpinan teknologi selama bertahun-tahun di tiga merek inti pabrikan: Princeton Applied Research, Solartron Analytical, dan Signal Recovery.

Kinerja dari waktu ke waktu

Jika itu latar belakangnya, bagaimana dengan peta jalan pembangunan saat ini dan selanjutnya? Dalam jangka pendek, penyelarasan inovasi teknologi dengan kebutuhan pengguna akhir yang terus berkembang menggarisbawahi penawaran produk terbaru AMETEK SI: SI-6200 dan SI-9300R pengendara sepeda baterai untuk penelitian dan pengujian produksi baterai canggih yang ditujukan untuk aplikasi pada ponsel, PC, kendaraan listrik (EV), dan sejenisnya. Singkatnya, cycler baterai berperforma tinggi ini memungkinkan para peneliti dan produsen untuk membandingkan keunggulan kimia dan material baterai baru, dengan pengujian siklus berulang yang dilakukan dalam jangka waktu yang lama (beberapa minggu hingga beberapa bulan) untuk memvalidasi kinerja seumur hidup di berbagai koordinat.

Dengan demikian, cycler baterai AMETEK SI memungkinkan segala macam kemampuan pengujian: arus konstan, tegangan konstan (CC-CV); daya konstan (CP); resistensi konstan (CR); voltametri siklik (CV); serta serangkaian skema ramp pulsa cepat dan tegangan/arus. Modalitas diagnostik tingkat lanjut juga disertakan, termasuk spektroskopi impedansi listrik (EIS), teknik non-destruktif untuk apa yang disebut analisis “state-of-charge” (SOC) dan deteksi kesalahan dini di dalam baterai; pengujian siklus profil penggerak perkotaan (bentuk gelombang sewenang-wenang) untuk mensimulasikan lingkungan dunia nyata yang dialami oleh sel baterai dalam aplikasi kendaraan listrik; dan analisis kapasitas diferensial untuk melacak status kesehatan (SOH) dan perubahan struktural bahan baterai selama siklus pengisian/pengosongan yang berulang.

Grafik SI-6200, pada bagiannya, dirancang untuk menguji bahan baterai generasi berikutnya, superkapasitor, dan sel bahan bakar mikro hingga 200 mA/10 V per saluran. Di antara fitur-fitur utama penganalisis: operasi yang berdiri sendiri menggunakan modul 10 saluran yang dapat ditumpuk (atau berbasis kabinet); kecepatan akuisisi data yang cepat (ribuan pengukuran per detik di semua saluran); dan penggabungan konverter 24-bit resolusi tinggi (untuk memungkinkan deteksi dini perbedaan kecil dalam perilaku sel).

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/web-M-DeSantis-headshot.jpg" data-caption="Massimo DeSantis “Ini semua tentang memprioritaskan kepuasan pengguna akhir setiap saat.” (Sumber: AMETEK SI)” title=”Klik untuk membuka gambar dalam popup” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/web-M-DeSantis-headshot.jpg”>

“Karena arus per saluran yang relatif rendah, maka SI-6200 terutama berfokus pada pengujian prototipe sel koin dan perangkat penyimpanan energi skala kecil,” jelas Massimo DeSantis, Wakil Presiden Divisi Teknologi Pengukuran Lanjutan AMETEK (AMT), unit bisnis yang lebih luas yang mencakup AMETEK SI. “Pengembangan dan pengujian perangkat tahap awal ini mewakili 'titik terbaik' aplikasi, meskipun cycler juga dapat digunakan dalam lingkungan produksi.”

Perlu dicatat bahwa kemampuan EIS, yang sebelumnya hanya terbatas pada penelitian akademis, kini beralih ke penelitian dan pengembangan industri dan pengujian produksi. Tidak sulit untuk mengetahui alasannya. Sebagai permulaan, EIS memungkinkan analisis granular terhadap resistansi, kapasitansi, dan impedansi pada frekuensi berbeda untuk melacak respons listrik baterai. Wawasan yang bergantung pada frekuensi ini menjelaskan beragam masalah kinerja – termasuk reaksi samping, degradasi elektroda, penuaan elektrolit, dan degradasi SOH.

Terlebih lagi, EIS adalah teknik non-invasif yang dapat digunakan in-situ atau pemantauan waktu nyata tanpa mengganggu mode pengoperasian normal baterai. Hal ini merupakan kemenangan besar dan berarti produsen dapat menerapkan pengukuran EIS pada baterai di berbagai tahap produksi, memastikan konsistensi dalam kinerja dan mendeteksi cacat atau anomali apa pun di awal proses produksi (ketika efisiensi alur kerja dan keandalan perangkat adalah hal yang terpenting).

Kemajuan kekuasaan

Secara lebih luas, itu SI-9300R battery cycler – “kakak” dari SI-6200 – dirancang untuk menguji baterai berdaya tinggi, sel bahan bakar, dan elektroliser hingga 10 V/200 A. Dengan demikian, setiap saluran SI-9300R melakukan fungsi dasar yang sama dengan SI-6200 – dengan kemampuan EIS bawaan – meskipun dengan fitur tambahan untuk menargetkan pengembang baterai EV dan apa yang disebut baterai EV “masa pakai kedua” (yang telah mencapai akhir “masa pakai otomotif” sambil tetap mempertahankan kapasitas sisa sekitar 70–80 %).

Seperti produk saudaranya, the SI-9300R bersifat modular dan terukur – dengan opsi kabinet berbeda (42U dan 24U) yang dapat dikontrol dan dipantau melalui beberapa PC – sementara sebanyak lima saluran dapat dihubungkan secara paralel untuk memungkinkan pengujian hingga 1000 A. “Kami sedang mencari aplikasi dalam penelitian dan pengembangan industri dan tentu saja semua lingkungan penelitian yang terlibat dalam pengujian prototipe lanjutan baterai berdaya tinggi dan sel bahan bakar,” catat DeSantis.

Sebuah aspek kunci dari SI-9300R adalah penerapan manajemen daya regeneratif yang, menurut tim produk, dapat menghasilkan penghematan ruang hingga 5x dan penghematan biaya operasional tahunan sebesar 90% dibandingkan baterai cycler konvensional. Tanpa intervensi aktif semacam ini, akan ada banyak panas yang hilang ketika sel dilepaskan ke berbagai saluran – dan itu berarti tambahan ruang untuk sistem pendingin di dalam alat analisa. Dalam SI-9300RNamun, daya disirkulasikan kembali secara internal antar saluran yang mengosongkan dan mengisi daya secara bersamaan.

Sementara itu, keandalan sistem menjadi perhatian utama bagi pengguna akhir peralatan pengolah baterai – yang tujuannya adalah siklus pengujian baterai yang benar-benar otonom. Dengan mengingat hal ini, keduanya SI-6200 dan SI-9300R mengandalkan teknologi Direct-to-Disk yang dipatenkan AMETEK SI untuk memastikan pendekatan akuisisi dan penyimpanan data yang lebih aman dan kuat. Sederhananya: data dari battery cycler disimpan langsung ke disk drive – tanpa PC perantara – untuk meminimalkan risiko kehilangan data.

Semua itu diperkuat oleh Perangkat Lunak Energi Aspire – “jiwa penganalisis baterai AMETEK” – yang menyediakan lingkungan pengujian terintegrasi penuh untuk pengelolaan pengendara sepeda, ruang iklim, pencatat data, dan peralatan tambahan. Dengan tim pengembangan produk yang sering tersebar secara global, perpustakaan Aspire yang dapat dibagikan memungkinkan pengujian, grafik, dan analisis data dikonfigurasikan sebelumnya dan dibagikan oleh semua pengguna untuk memastikan konsistensi hasil.

Secara operasional, penting bagi AMETEK SI untuk mengerahkan teknisi lapangan yang telah dilatih oleh perusahaan untuk mendukung instalasi, commissioning, dan penerimaan battery cycler-nya di laboratorium atau fasilitas pengujian pelanggan. “Motivasi kami jelas,” simpul DeSantis. “Ini tentang memprioritaskan proses orientasi yang lebih lancar, penyelesaian pertanyaan teknis yang lebih cepat, dan program pelatihan yang dirancang untuk memberikan kepuasan kepada pengguna akhir setiap saat.”

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
• PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
• PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/battery-cyclers-shedding-light-on-the-detail-of-electrochemical-materials-and-devices/