מחזורי סוללות: שופכים אור על הפרטים של חומרים ומכשירים אלקטרוכימיים - עולם הפיזיקה

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/web-IMG_1666-scaled.jpg" data-caption="לפי מידה מחזורי הסוללות SI-6200 ו-SI-9300R מבית AMETEK SI מאפשרים לחוקרים וליצרנים להשוות את היתרונות של כימיה וחומרים חדשים של סוללות. למעלה: מהנדס שטח של AMETEK SI מפקח על ההתקנה, ההפעלה והקבלה של ה-SI-9300R במתקן בדיקה של לקוחות. (באדיבות: AMETEK SI)” title=”לחץ כדי לפתוח תמונה בפופאפ” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/web-IMG_1666-scaled.jpg”>

טכנולוגיות מתקדמות לכיסוי כל הבסיסים מול עלות, ביצועים וחדשנות. זו המנטרה של צוות פיתוח המוצר ב מכשירים מדעיים של AMETEK (AMETEK SI), היצרן האמריקאי של מערכות בדיקה מומחים למחקרים אלקטרוכימיים ואפיון סוללות. התקרב מעט ונקודות ההתייחסות התפעוליות ברורות באופן דומה. החזית והמרכז היא תמהיל לקוחות קוסמופוליטי - המשתרע על מחקר אקדמי, מו"פ בתעשייה וייצור נפחי - בתוספת פורטפוליו אלקטרוכימיים מקיף - מחזורי סוללות, פוטנציוסטטים, גלוונוסטטים, מנתחי תגובת תדרים ועוד הרבה במונחים של חומרה ותוכנה נלוות.

יישור זה הכל, כאשר משתמשי הקצה והמוצרים של AMETEK SI ממופים באופן סינכרוני על פני מגוון מגוון של יישומי בדיקה ומדידה - מערכות אחסון אנרגיה, אלקטרוכימיה פיזיקלית, מדעי קורוזיה, מכשירים ביו-רפואיים וחומרים מוצקים - ומתבססים על 100+ שנים של מובילות טכנולוגית בשלושת מותגי הליבה של היצרן: Princeton Applied Research, Solartron Analytical ו- Signal Recovery.

ביצועים לאורך זמן

אם זה הסיפור האחורי, מה עם העכשיו והבא במפת הדרכים של הפיתוח? בטווח הקרוב, ההתאמה של חדשנות טכנולוגית לדרישות מתפתחות של משתמשי קצה מדגישה את היצע המוצרים העדכניים ביותר של AMETEK SI: SI-6200 ו SI-9300R מחזורי סוללות למחקר ובדיקות ייצור של סוללות מתקדמות המיועדות ליישומים בטלפונים ניידים, מחשבים אישיים, רכבים חשמליים (EV) וכדומה. בקצרה, מחזורי סוללות בעלי ביצועים גבוהים אלו מאפשרים לחוקרים וליצרנים להשוות את היתרונות של כימיקלים וחומרים חדשים של סוללות, עם מבחני רכיבה חוזרים על פני מסגרות זמן ממושכות (מספר שבועות עד מספר חודשים) כדי לאמת ביצועי חיים לאורך מספר קואורדינטות.

ככזה, מחזורי סוללות AMETEK SI מאפשרים כל מיני יכולות בדיקה: זרם קבוע, מתח קבוע (CC-CV); כוח קבוע (CP); התנגדות קבועה (CR); וולטמטריה מחזורית (CV); כמו גם מגוון תוכניות רמפה של דופק מהיר ומתח/זרם. שיטות אבחון מתקדמות נמצאות גם הן בתמהיל, כולל ספקטרוסקופיה עכבה חשמלית (EIS), טכניקה לא הרסנית לניתוח מה שנקרא "מצב טעינה" (SOC) וזיהוי תקלות מוקדם בתוך הסוללה; בדיקות מחזוריות של פרופיל כונן עירוני (צורות גל שרירותיות) כדי לדמות את הסביבה האמיתית שחווים תאי סוללה ביישומי EV; וניתוח קיבולת דיפרנציאלית למעקב אחר מצב בריאותי (SOH) ושינויים מבניים בחומרי הסוללה על פני מחזורים חוזרים של טעינה/פריקה.

השמיים SI-6200, מצידה, מיועדת לבדיקת חומרי סוללות מהדור הבא, קבלי-על ותאי דלק מיקרו בעוצמה של עד 200 mA/10 וולט לכל ערוץ. בין תכונות המפתח של המנתח: פעולה עצמאית באמצעות מודולים בעלי 10 ערוצים ניתנים לערמה (או מבוססי ארון); מהירויות רכישת נתונים מהירות (אלפי מדידות בשנייה בכל הערוצים); ושילוב ממירי 24 סיביות ברזולוציה גבוהה (כדי לאפשר זיהוי מוקדם של הבדלים קטנים בהתנהגויות התא).

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/web-M-DeSantis-headshot.jpg" data-caption="מאסימו דסנטיס "זה הכל על מתן עדיפות למשתמשי קצה מרוצים בכל פעם." (באדיבות: AMETEK SI)” title=”לחץ כדי לפתוח תמונה בפופאפ” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/web-M-DeSantis-headshot.jpg”>

"בגלל הזרם הנמוך יחסית לכל ערוץ, ה SI-6200 מתמקדת בעיקר בבדיקות של תאי מטבעות אב טיפוס והתקני אחסון אנרגיה בקנה מידה קטן", מסביר מאסימו דסנטיס, סגן נשיא חטיבת AMETEK Advanced Measurement Technology (AMT), יחידה עסקית רחבה יותר הכוללת AMETEK SI. "פיתוח ובדיקה של מכשיר בשלב הראשוני הזה מייצגים את 'הנקודה המתוקה' של האפליקציה, אם כי ניתן להשתמש ב-cycler גם בסביבת ייצור."

ראוי לציין כי יכולת EIS, שהוגבלה בעבר למסגרות מחקר אקדמיות, עוברת כעת למו"פ תעשייתי ולבדיקות ייצור. לא קשה להבין למה. בתור התחלה, EIS מאפשר ניתוח גרעיני של התנגדות, קיבול ועכבה בתדרים שונים כדי לעקוב אחר התגובה החשמלית של הסוללה. התובנות התלויות בתדר שופכות אור על סוגיות ביצועים מגוונות - תגובות לוואי, פירוק אלקטרודות, הזדקנות אלקטרוליטים ופירוק SOH ביניהם.

יתרה מכך, EIS היא טכניקה לא פולשנית שניתן להשתמש בה in-situ או ניטור בזמן אמת מבלי להפריע למצב הפעולה הרגיל של הסוללה. זה ניצחון גדול ופירושו שיצרנים יכולים לפרוס מדידות EIS על סוללות בשלבי ייצור שונים, להבטיח עקביות בביצועים וזיהוי כל פגמים או חריגות בשלב מוקדם של תהליך הייצור (כאשר יעילות זרימת העבודה ואמינות המכשיר הם מהותיים).

התקדמות הכוח

בהרחבה, ה SI-9300R מחזור סוללות - "האח הגדול" של ה SI-6200 – מיועד לבדיקת סוללות, תאי דלק ואלקטרוליזרים בעלי הספק גבוה בעוצמה של עד 10 V/200 A. ככזה, כל ערוץ של SI-9300R מבצע את אותן פונקציות בסיסיות כמו ה- SI-6200 - עם יכולת EIS מובנית - אם כי עם תכונות נוספות למיקוד מפתחי סוללות EV וסוללות EV "חיים שניים" (שהגיעו לסוף "חיי הרכב" שלהן תוך שמירה על קיבולת שיורית של כ-70-80 אחוזים.

כמו המוצר האחות שלה, ה SI-9300R הוא מודולרי וניתן להרחבה - עם אפשרויות ארון שונות (42U ו- 24U) שניתן לשלוט ולנטר באמצעות מספר מחשבים אישיים - בעוד שניתן לחבר עד חמישה ערוצים במקביל כדי לאפשר בדיקות עד 1000 A. "אנחנו בוחנים יישומים במו"פ תעשייתי ולמעשה בכל סביבת מחקר העוסקת בבדיקות אב טיפוס מתקדמות של סוללות ותאי דלק בעוצמה גבוהה", מציין דסנטיס.

היבט מרכזי של SI-9300R הוא הטמעה של ניהול אנרגיה מתחדש אשר, על פי צוות המוצר, יכול להניב עד פי 5 חיסכון במקום וחיסכון של 90% בעלויות שוטפות שנתיות בהשוואה לאופני סוללות קונבנציונליים. ללא סוג זה של התערבות אקטיבית, יש הרבה חום להתפזר כאשר התאים מתפרקים על מספר ערוצים - וזה אומר תוספת נכסים למערכות קירור בתוך הנתח. בתוך ה SI-9300Rעם זאת, הכוח מוחזר באופן פנימי בין ערוצים שנפרקים ונטענים בו זמנית.

בינתיים, אמינות המערכת היא דאגה עיקרית עבור משתמשי קצה של ציוד מחזור סוללות - המטרה היא רכיבה אוטונומית באמת של רצפי בדיקות הסוללה הללו. עם זאת בחשבון, הן ה SI-6200 ו SI-9300R הסתמכו על טכנולוגיית Direct-to-Disk המוגנת בפטנט של AMETEK SI כדי להבטיח גישה מאובטחת וחזקה יותר לרכישת נתונים ואחסון. במילים פשוטות: הנתונים ממחזור הסוללות מאוחסנים ישירות בכונן דיסקים - ללא מחשב ביניים - כדי למזער את הסיכון לאובדן נתונים.

כל זה מתחזק על ידי תוכנת Aspire Energy – "הנשמה של מנתחי הסוללות של AMETEK" – המספקת סביבת בדיקה משולבת במלואה לניהול מחזורי אופניים, תאי אקלים, רותי נתונים וציוד נלווה. כאשר צוותי פיתוח מוצרים מפוזרים לרוב ברחבי העולם, הספריות הניתנות לשיתוף של Aspire מאפשרות להגדיר מראש בדיקות, גרפים וניתוח נתונים ולשתף אותם על ידי כל המשתמשים כדי להבטיח עקביות של התוצאות.

מבחינה תפעולית, זה משמעותי ש-AMETEK SI מתעקש לפרוס מהנדסי שטח שהוכשרו על ידי החברה כדי לתמוך בהתקנה, הפעלה וקבלה של מחזורי הסוללות שלה במעבדה או במתקן הבדיקה של הלקוח. "המניעים שלנו ברורים", מסכם דסנטיס. "זה הכל על מתן עדיפות לתהליך כניסה חלק יותר, פתרון מהיר יותר של שאילתות טכניות ותוכנית הדרכה שנועדה לספק משתמשי קצה מרוצים בכל פעם."

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/battery-cyclers-shedding-light-on-the-detail-of-electrochemical-materials-and-devices/