Точность в тепле: изучение измерителя теплопроводности ячейки

Измеритель теплопроводности ячеек — важнейший физический параметр материалов аккумуляторов, существенно влияющий на различные характеристики литий-ионных аккумуляторов. При использовании литий-ионных аккумуляторов возникают различные граничные условия, связанные с электричеством, теплом, механикой и массой. Это создает серьезные проблемы при точном измерении теплопроводности материалов аккумуляторов. Материалы литий-ионных аккумуляторов часто включают энергосодержащие и энергоаккумулирующие материалы, которые подвергаются выделению тепла и даже термическому разложению во время процессов зарядки и разрядки. Система терморегулирования аккумулятора также включает материалы с фазовым переходом, что требует одновременного измерения теплопроводности во время этих электрохимических и термохимических процессов. Это делает его более сложным, чем измерение теплопроводности в чисто физических тепловых процессах.

Проблемы при испытании теплопроводности

Существует множество методов тестирования теплопроводности, но сложные характеристики и требования к материалам литий-ионных аккумуляторов требуют определения подходящего метода тестирования. Обеспечение точности результатов измерений особенно важно для материалов, используемых в литий-ионных аккумуляторах, и для их термического управления. Точное измерение теплопроводности помогает понять, насколько эффективно аккумулятор может управлять и рассеивать тепло, что имеет решающее значение как для оптимизации производительности, так и для повышения безопасности.

Принципы, параметры и преимущества измерителя теплопроводности ячейки

Инновационные технологии и приложения

3D-анализатор тепловых свойств TCA 3DP-160 от Zeal Instruments  использует передовую инфракрасную термографию в сочетании с технологией трехмерной инверсии данных. Этот метод особенно полезен для тестирования таких материалов, как мягкие литий-ионные аккумуляторы и листы углеродного волокна, которые демонстрируют анизотропную теплопроводность и сложные многослойные структуры. Возможность проведения измерений на месте, когда импульсное возбуждение применяется через гибкие электронагревательные элементы в нижней части аккумулятора, позволяет проводить точный и динамический анализ тепловых свойств материала в реальных условиях эксплуатации.

Процесс эксплуатации и измерения

В работе анализатора инфракрасная термография используется для бесконтактного измерения температуры на одной стороне батареи. Эта сложная технология включает захват и анализ инфракрасного излучения, испускаемого батареей, для определения изменений температуры и характеристик теплового потока. Собранные данные затем обрабатываются с помощью усовершенствованных алгоритмов инверсии для расчета как продольной, так и поперечной теплопроводности. Этот комплексный подход обеспечивает детальное понимание теплового поведения батареи, помогая в лучшем проектировании и оптимизации.

Основные преимущества и особенности Измеритель теплопроводности ячейки

Одним из основных преимуществ этого измерителя теплопроводности является его способность обеспечивать точные и надежные измерения без необходимости физического контакта с батареей. Этот неинвазивный подход не только сохраняет целостность батареи, но и значительно снижает риск изменения ее тепловых свойств во время тестирования. Кроме того, гибкость анализатора в работе с различными типами анизотропных материалов делает его бесценным инструментом в различных отраслях промышленности, особенно в отделах контроля качества и НИОКР, сосредоточенных на разработке новых материалов и решениях по управлению температурой.

Практические последствия и влияние на отрасль

Практические последствия использования таких передовых инструментов термического измерения огромны. Для отраслей, использующих литий-ионные аккумуляторы и аналогичные технологии, возможность точного измерения и управления термическими свойствами может привести к повышению производительности, долговечности и безопасности аккумуляторов. Это особенно важно в таких секторах, как электромобили, аэрокосмическая промышленность и бытовая электроника, где эффективность и безопасность аккумуляторов имеют первостепенное значение. Кроме того, знания, полученные в результате этих измерений, могут стимулировать инновации в методах термического управления, способствуя разработке более устойчивых и эффективных решений для хранения энергии. 

Технические характеристики

Обзор

3D-анализатор тепловых свойств разработан с надежными характеристиками для обеспечения точных и надежных измерений. Он охватывает широкий диапазон теплопроводности с продольными измерениями от 0,2 Вт/(мК) до 5 Вт/(мК) и поперечными измерениями от 5 Вт/(мК) до 100 Вт/(мК). Этот диапазон охватывает различные материалы, обеспечивая комплексные возможности термического анализа.

Возможности измерения

Диапазон температуропроводности калориметра также впечатляет: продольные значения составляют от 0,1 мм²/с до 2 мм²/с, а поперечные — от 2 мм²/с до 50 мм²/с. Размер образца можно адаптировать, вмещая поперечные образцы размером до 400 мм × 250 мм и продольные образцы размером от 3 мм до 20 мм. Эти особенности гарантируют, что устройство может работать с образцами самых разных типов и размеров.

Производительность и точность

Производительность оптимизирована с временем тестирования менее 10 минут, а повторяемость поддерживается в пределах 3%, что обеспечивает согласованные результаты. Диапазон температур устройства составляет от 0 до 60°C, со стабильностью 0,03°C и точностью 0,1°C. Эти характеристики гарантируют, что калориметр обеспечивает точные тепловые измерения, что делает его надежным инструментом для различных промышленных и исследовательских применений.

Дополнительные рекомендации по инструментам

Адиабатический калориметр с малой батареей BAC-90AE

Разработанный на основе адиабатического калориметра ускорения, BAC-90AE  специально предназначен для тестирования безопасности небольших батарей. Он собирает комплексные данные о показателях безопасности в различных условиях злоупотребления, синхронизируя сбор данных о напряжении, токе, энергии, температуре, давлении и времени батареи. Устройство имитирует идеальную адиабатическую среду, позволяя напрямую измерять критические параметры теплового поведения, такие как температура начала теплового разгона батареи, максимальная скорость повышения температуры и адиабатический подъем температуры. Он оснащен встроенным модулем заряда/разряда батареи, одновременным сбором данных для анализа теплового разгона и функциями безопасности, включая сигналы тревоги избыточного давления и перегрева.

Адиабатический калориметр большой батареи BAC-420AE

BAC -420AE  объединяет методы испытаний на термическое, электрическое и механическое воздействие, дополненные функциями визуализации видимого/инфракрасного излучения, сбора газа и тестирования удельной теплоты. Этот крупномасштабный калориметр также имитирует идеальную адиабатическую среду, фиксируя точные параметры термического поведения, такие как температура начала теплового разгона, максимальная скорость теплового разгона и адиабатический подъем температуры. Он включает в себя встроенный модуль зарядки и разрядки аккумулятора, который позволяет переключать режимы и рассчитывать емкость аккумулятора в реальном времени, обеспечивая тщательный и точный анализ в различных условиях испытаний.

Дифференциальный сканирующий калориметр DSC-40AE

DSC -40AE  — это стандартный прибор для термического анализа, разработанный на основе метода теплового потока башенного типа. Он измеряет разницу теплового потока за единицу времени между образцом и эталоном при программируемом контроле температуры. Технология теплового потока башенного типа этого прибора повышает его разрешение и чувствительность, позволяя точно модулировать сигналы температуры и теплового потока. Он способен точно измерять удельную теплоемкость, экзотермические реакции и другие тепловые свойства. DSC-40AE имеет режимы линейного и изотермического контроля температуры и оснащен сенсорным экраном высокой четкости для простоты эксплуатации, что делает его универсальным инструментом для комплексного термического анализа.

Заключительные слова

Исследование измерителя теплопроводности Cell Thermal Conductivity Meter компании Zeal Instruments с использованием их усовершенствованного 3D-анализатора тепловых свойств подчеркивает важную роль точного теплового измерения. Предоставляя детальное представление о таких материалах, как литий-ионные аккумуляторы и листы из углеродного волокна, эта технология значительно повышает производительность и безопасность. Проведение неинвазивных измерений на месте позволяет более точно управлять температурой, что имеет решающее значение для оптимизации конструкции материала и обеспечения долговечности и надежности устройств с питанием от батареи в различных отраслях промышленности. Это исследование не только демонстрирует возможности измерителя, но и подчеркивает его существенный вклад в прогресс материаловедения и инженерии.