电芯是电池可采取的最小组装形式。锂离子电池的电芯有四种形式:圆柱形、棱柱形、袋形和硬币形。前三种用于产品中,而硬币形通常只用于研究目的。将电芯组合成更大的模块和电池组之前,电芯测试是优化电池设计和组件的重要步骤。
电池研究科学家们需要确定电芯的效率以及循环使用过程中的降解情况。差示扫描量热法 (DSC) 和热重分析 (TGA) 可用于研究电芯材料在不同条件下的分解和蒸发情况以及热稳定性。等温微量热法 (IMC) 可用来分析电池的全部电芯,为寿命预测、电芯性能排序和热管理评估提供数据支持。

仪器与测试参数

温微量热法 (IMC)

  • 电池性能等级
  • 寿命预测
  • 热管理
  • 相变和首次循环反应

 

应用示例

工况条件下的电池全部电芯量热测试

电池中发生的电化学过程,无论是在负载还是充电条件下,都会引起与周围环境的热交换。电芯内部带电物质流动时所做的功会产生热量,并引起阳极和阴极的氧化还原过程和各种依附性的不良副反应,这些会限制电池的使用寿命。等温微量热法 (IMC) 是一种非特异性和非破坏性技术,用于测量物理化学过程中材料发生的最微小的反应,通过在恒温下测量流出样品的热流量来实现。在电池研究中,锂离子电芯的等温量热分析主要用于三个领域:

  • 第一,从热管理的角度测试电芯的热输出。
  • 第二,以熵变为依据,了解活性材料的结构演化。
  • 第三,通过单独分析依附性副反应产生的热量对电芯性能进行排序。袋形、硬币形电池、起搏器电池、手机电池和圆柱形电池的评估可在被动储存条件下进行,也可以与电池周期计串联后进行。

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