Батарейные циклеры: проливают свет на детали электрохимических материалов и устройств – Мир физики

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/web-IMG_1666-scaled.jpg" data-caption="Сделано на заказ Батарейные циклеры SI-6200 и SI-9300R от AMETEK SI позволяют исследователям и производителям сравнивать преимущества новых химических свойств и материалов для аккумуляторов. Вверху: инженер AMETEK SI наблюдает за установкой, вводом в эксплуатацию и приемкой SI-9300R на испытательном стенде заказчика. (Любезно предоставлено: AMETEK SI)» title=»Нажмите, чтобы открыть изображение во всплывающем окне» href=»https://physicalworld.com/wp-content/uploads/2024/03/web-IMG_1666-scaled.jpg»>

Передовые технологии, охватывающие все аспекты: стоимость, производительность и инновации. Это мантра для команды разработчиков продуктов в Научные инструменты AMETEK (AMETEK SI), американский производитель специализированных тестовых систем для электрохимических исследований и определения характеристик аккумуляторов. Немного увеличьте масштаб, и оперативные ориентиры станут такими же ясными. В центре внимания — космополитичный состав клиентов, охватывающий академические исследования, промышленные исследования и разработки, а также серийное производство, а также обширный портфель электрохимических продуктов — аккумуляторные циклические устройства, потенциостаты, гальваностаты, анализаторы частотных характеристик и многое другое с точки зрения вспомогательного аппаратного и программного обеспечения.

Согласование – это все: конечные пользователи и продукты AMETEK SI синхронно отображаются в различных приложениях испытаний и измерений – системах накопления энергии, физической электрохимии, науке о коррозии, биомедицинских устройствах и твердотельных материалах – и опираются на более чем 100 годы технологического лидерства в трех основных брендах производителя: Princeton Applied Research, Solartron Analytical и Signal Recovery.

Производительность с течением времени

Если это предыстория, то что будет сейчас и дальше в плане развития? В ближайшей перспективе соответствие технологических инноваций меняющимся требованиям конечных пользователей подчеркивает новейшие предложения продуктов AMETEK SI: SI-6200 и СИ-9300Р аккумуляторные циклеры для исследований и производственных испытаний современных аккумуляторов, предназначенных для использования в мобильных телефонах, ПК, электромобилях (EV) и т.п. Короче говоря, эти высокопроизводительные аккумуляторные циклеры позволяют исследователям и производителям сравнивать преимущества новых химических составов и материалов аккумуляторов с помощью повторяемых циклических испытаний, проводимых в течение длительных периодов времени (от нескольких недель до нескольких месяцев), чтобы подтвердить срок службы по нескольким координатам.

Таким образом, аккумуляторные циклеры AMETEK SI позволяют проводить все виды испытаний: постоянный ток, постоянное напряжение (CC-CV); постоянная мощность (КП); постоянное сопротивление (CR); циклическая вольтамперометрия (ЦВ); а также ряд схем быстрого импульса и линейного изменения напряжения/тока. Также используются передовые методы диагностики, в том числе электроимпедансная спектроскопия (EIS), неразрушающий метод для так называемого анализа «состояния заряда» (SOC) и раннего обнаружения неисправностей внутри батареи; циклическое тестирование городского профиля движения (сигналы произвольной формы) для моделирования реальной среды, в которой работают аккумуляторные элементы в электромобилях; и дифференциальный анализ емкости для отслеживания состояния здоровья (SOH) и структурных изменений в материалах аккумуляторов в ходе повторяющихся циклов зарядки/разрядки.

Ассоциация SI-6200, в свою очередь, предназначен для тестирования аккумуляторных материалов нового поколения, суперконденсаторов и микротопливных элементов при токе до 200 мА/10 В на канал. Среди ключевых особенностей анализатора: автономная работа с использованием штабелируемых 10-канальных модулей (или в шкафу); высокая скорость сбора данных (тысячи измерений в секунду по всем каналам); и внедрение 24-битных преобразователей высокого разрешения (чтобы обеспечить раннее обнаружение небольших различий в поведении клеток).

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/web-M-DeSantis-headshot.jpg" data-caption="Массимо ДеСантис «Все дело в том, чтобы всегда уделять приоритетное внимание удовлетворенным конечным пользователям». (Любезно предоставлено: AMETEK SI)» title=»Нажмите, чтобы открыть изображение во всплывающем окне» href=»https://physicalworld.com/wp-content/uploads/2024/03/web-M-DeSantis-headshot.jpg»>

«Из-за относительно низкого тока на канал, SI-6200 в первую очередь сосредоточен на тестировании прототипов монетных батарей и небольших устройств хранения энергии», — объясняет Массимо ДеСантис, вице-президент подразделения AMETEK Advanced Measurement Technology (AMT), более широкого бизнес-подразделения, в которое входит AMETEK SI. «Эта начальная стадия разработки и тестирования устройства представляет собой «золотую середину» приложения, хотя циклер можно использовать и в производственной среде».

Стоит отметить, что возможности EIS, ранее ограничивавшиеся академическими исследованиями, теперь переходят к промышленным исследованиям и разработкам и производственным испытаниям. Нетрудно понять, почему. Во-первых, EIS позволяет проводить детальный анализ сопротивления, емкости и импеданса на разных частотах, чтобы отслеживать электрический отклик батареи. Эти данные о частотной зависимости проливают свет на различные проблемы производительности, в том числе побочные реакции, деградацию электродов, старение электролита и деградацию SOH.

Более того, EIS — это неинвазивный метод, который можно использовать для на месте или мониторинг в реальном времени без прерывания нормального режима работы аккумулятора. Это большая победа, которая означает, что производители могут применять измерения EIS на батареях на разных этапах производства, обеспечивая постоянство производительности и обнаруживая любые дефекты или аномалии на ранних этапах производственного процесса (когда эффективность рабочего процесса и надежность устройства имеют решающее значение).

Прогресс власти

В более широком смысле СИ-9300Р аккумуляторный циклер – «старший брат» SI-6200 – предназначен для испытаний аккумуляторов большой мощности, топливных элементов и электролизеров напряжением до 10 В/200 А. При этом каждый канал СИ-9300Р выполняет те же основные функции, что и SI-6200 – со встроенной функцией EIS – хотя и с дополнительными функциями, предназначенными для разработчиков аккумуляторов для электромобилей и так называемых аккумуляторов для электромобилей «второго срока службы» (которые достигли конца своего «автомобильного срока службы», сохраняя при этом остаточную емкость около 70–80 %).

Как и его родственный продукт, СИ-9300Р является модульным и масштабируемым – с различными вариантами шкафов (42U и 24U), которыми можно управлять и контролировать с помощью нескольких ПК – при этом до пяти каналов можно подключить параллельно, чтобы обеспечить возможность проведения испытаний током до 1000 А. «Мы ищем приложения в промышленных исследованиях и разработках, а также в любой исследовательской среде, занимающейся передовыми испытаниями прототипов мощных батарей и топливных элементов», — отмечает ДеСантис.

Ключевой аспект СИ-9300Р Это реализация рекуперативного управления питанием, которая, по мнению команды разработчиков, может обеспечить до 5-кратной экономии места и 90% экономии годовых эксплуатационных расходов по сравнению с обычными аккумуляторными циклерами. Без такого рода активного вмешательства при разрядке ячеек по нескольким каналам придется рассеивать много тепла, а это означает дополнительную площадь для систем охлаждения внутри анализатора. в СИ-9300РОднако энергия рециркулируется внутри между каналами, которые одновременно разряжаются и заряжаются.

Между тем, надежность системы является серьезной проблемой для конечных пользователей оборудования с аккумуляторными циклами. Целью является по-настоящему автономное циклическое выполнение этих последовательностей испытаний аккумуляторов. Имея это в виду, оба SI-6200 и СИ-9300Р положитесь на запатентованную технологию AMETEK SI Direct-to-Disk, чтобы обеспечить более безопасный и надежный подход к сбору и хранению данных. Проще говоря: данные с аккумуляторного устройства сохраняются непосредственно на диске, а не на промежуточном ПК, чтобы свести к минимуму риск потери данных.

Все это подкрепляется Программное обеспечение Aspire Energy – «душа анализаторов аккумуляторов AMETEK», которая обеспечивает полностью интегрированную среду тестирования для управления циклерами, климатическими камерами, регистраторами данных и вспомогательным оборудованием. Поскольку команды разработчиков продуктов часто рассредоточены по всему миру, общие библиотеки Aspire позволяют предварительно настраивать тесты, графики и анализ данных и предоставлять к ним общий доступ всем пользователям для обеспечения согласованности результатов.

С оперативной точки зрения важно, что AMETEK SI настаивает на привлечении обученных компанией полевых инженеров для поддержки установки, ввода в эксплуатацию и приемки аккумуляторных циклеров в лаборатории или испытательном центре заказчика. «Наши мотивы ясны», — заключает ДеСантис. «Все дело в том, чтобы сделать приоритетным более плавный процесс адаптации, более быстрое решение технических вопросов и программу обучения, которая всегда направлена ​​на то, чтобы конечные пользователи оставались довольными».

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/battery-cyclers-shedding-light-on-the-detail-of-electrochemical-materials-and-devices/