電池芯是電池可以採取的最小包裝形式。鋰離子電池芯有四種形狀:圓筒形、方形、袋裝式和鈕扣型。前三種用於產品中,而鈕扣型電池芯通常只用於研究目的。將電池芯置入更大的模組與電池組之前,測試電池芯是改善電池設計及元件的重要步驟。欲瞭解每個元件對電池芯性能的影響,請參閱陰極、陽極與隔離膜的分析檢測方案。
電池科學家需要確定循環過程中電池芯的效率以及降解情形。等溫微量熱法 (IMC) 搭配循環測試儀或恆電位儀使用時,可以獲得壽命預測、電池芯性能排名與熱能管理評估等重要見解。
TA Instruments 的電池循環測試儀結合微型量熱儀方案為一個提供最高效率、靈敏的整合式解決方案,充分發揮電池測試的效益,將實驗時間從數月大幅縮短至數週,並獲得需要多次重複的數據。
應用範例
在操作中電池全電芯的量熱測試
在電池中發生的電化學過程,無論是在負載或是充電條件下都會引起與周圍環境的熱交換。帶電物質在電池芯內部流動時產生的功,以及陽極和陰極的氧化還原過程和各種寄生的副反應,都是限制電池使用壽命的原因。等溫微量熱法(IMC)是一種非特異性和非破壞性技術,用來測量物理化學過程中材料內部最小的反應,方法是測量樣品在恒定溫度下的熱流。在電池研究中,鋰離子電池芯的等溫微量熱法包括三個主要領域:
- 第一,從熱管理的角度看電池芯的熱輸出。
- 第二,瞭解活性材料的結構演變,透過熵的變化來證明。
- 第三,將熱量與寄生反應隔離,以提高電池的性能。對軟包型電池、紐扣電池、心律調節器、手機和圓柱形電池的評估可在被動儲存條件下進行,也可以與電池循環器一起進行。
電池循環測試儀結合微型量熱儀方案將靈敏的等溫微量熱法與電化學分析整合成單一軟硬體解決方案。利用該方法,可以測定有關電池行為的寶貴見解。圖 1 示範了如何輕鬆設置微型量熱儀與電池懸吊組。圖 2 圖表中顯示從 TAM Assistant 分析獲得的數據。顯示了四個循環內電池的平均寄生功率與庫侖效率。庫侖效率是衡量電化學效率的標準;相反地,寄生功率是衡量化學和電化學副反應等電池效率低下的指標。