셀은 배터리가 취할 수 있는 가장 작고 패키지화된 형태이다. 리튬 이온 배터리 셀은 원통형, 각형, 파우치, 코인 셀의 네 가지 형식으로 제공된다. 앞의 세 가지 형식은 제품에 사용되는 반면, 코인 셀은 일반적으로 연구 목적으로만 사용된다. 배터리 전지 테스트는 전지를 더 큰 모듈 및 배터리 팩에 통합하기 전, 배터리 디자인과 구성 요소를 최적화하는 중요한 단계이다. 각 구성 요소가 전지의 성능에 미치는 영향은 캐소드, 애노드, 분리막의 분석 테스트 솔루션에서 확인할 수 있다.
배터리 과학자들은 사이클 중에 셀의 효율성뿐 아니라 성능 저하도 확인해야 한다. 등온 미세 열량 측정법(IMC)을 사이클러 또는 전위차계와 함께 사용하면, 수명 예측, 전지 성능 순위, 열 관리 평가에 관한 중요한 통찰력을 얻을 수 있다.
TA Instruments 배터리 사이클러 미세열량계 솔루션은 배터리 테스트를 최대한 활용할 수 있는 처리량이 높은 민감한 통합형 솔루션을 제공하여, 여러 번 반복해야 하는 데이터의 실험 시간을 수개월에서 몇 주로 대폭 단축한다.
응용 사례
배터리 전체 셀의 Operando 열량 측정 테스트에서
부하 또는 충전 조건 하에서 배터리에서 발생하는 전기화학적 프로세스로 인해 주변 환경과의 열 교환이 일어난다. 하전된 종들이 셀 내부로 흐르면서 수행되는 작업이 열을 발생할 뿐 아니라 애노드와 캐소드에서의 산화 환원 과정과 배터리의 수명을 제한하는 원인이 되는 다양한 기생 반응을 일으킨다. IMC(등온 미세 열량 측정법)는 물리화학적 공정 중에 재료에서 일어나는 가장 작은 반응도 측정하기 위한 비특이적이고 비파괴적인 기술이다. 일정한 온도에서 샘플에서 나오는 열류를 측정하는 방식으로 수행된다. 배터리 연구에서 리튬 이온 배터리 셀의 등온 열량 측정법은 다음 세 가지 주요 관심 영역을 포함한다.
- 첫 번째는 열 관리의 관점에서 바라본 셀의 열 출력이다.
- 두 번째는 엔트로피 변화로 입증되는 활성 물질의 구조적 진화에 대한 이해이다.
- 세 번째는 기생 반응으로부터 열을 분리하여 셀의 성능에 순위를 매기는 것이다. 파우치, 코인, 심박 조율기, 휴대전화, 원통형 배터리의 평가는 수동 저장 조건에서 수행하거나 배터리 사이클러와 함께 수행할 수 있다.
배터리 사이클러 미세열량계 솔루션은 감도 높은 등온 미세 열량 측정법과 전기화학 분석법을 하나의 통합된 하드웨어 및 소프트웨어 솔루션으로 결합했습니다. 이 방법을 사용하면, 전지 거동에 관한 귀중한 통찰력을 파악할 수 있습니다. 그림 1은 미세열량계에 사용되는 배터리 리프터를 쉽게 설정하는 법을 보여줍니다. 그림 2의 표에는 TAM Assistant를 사용하여 분석된 데이터가 나와 있습니다. 이는 4사이클에 걸친 평균 기생 전력 및 쿨롱 효율입니다. 쿨롱 효율은 전기화학적 효율을 측정하는 기준인 반면, 기생 전력은 화학적 및 전기화학적 부반응을 모두 포함하는 전지의 비효율성을 측정하는 기준입니다.
