Una celda es la forma empaquetada más pequeña que una batería puede adoptar. Hay cuatro formatos de celdas de las baterías de iones de litio: celdas cilíndricas, prismáticas, de bolsa y tipo moneda. Los tres primeros se usan en productos, mientras que una celda tipo moneda por lo general solo se usa con fines de investigación. Las pruebas de las celdas de la batería constituyen un paso importante en la optimización del diseño y los componentes de la batería antes de incorporar las celdas en módulos y paquetes de baterías más grandes.
Los científicos especializados en baterías necesitan determinar la eficiencia de las celdas, así como la degradación de estas últimas durante el paso por ciclos. La calorimetría diferencial de barrido (DSC) y el análisis termogravimétrico (TGA) se pueden utilizar para investigar la descomposición y vaporización de los materiales de las celdas de las baterías, así como la estabilidad térmica en diversas condiciones. La microcalorimetría isotérmica (Isothermal Microcalorimetry, IMC) analiza las celdas completas de la batería y proporciona datos para apoyar las predicciones de vida útil, las clasificaciones de rendimiento de las celdas y la evaluación de la gestión de calor.

Instrumentos y parámetros de prueba

Microcalorimetría isotérmica (IMC)

  • Nivel de desempeño de la célula
  • Predicción de vida útil
  • Administración de calor
  • Cambios de fases y reacciones de primer ciclo

 

Ejemplos de aplicación

Pruebas calorimétricas de celdas enteras de baterías in operando

Los procesos electroquímicos que tienen lugar en las baterías, ya sea bajo carga o en condiciones de carga, dan lugar a un intercambio de calor con el entorno. El trabajo que se realiza a medida que las especies cargadas fluyen internamente en una celda da lugar a la generación de calor, así como a los procesos redox en el ánodo y el cátodo y varias reacciones secundarias parasitarias que son la causa de limitación de la vida útil de una batería. La microcalorimetría isotérmica (Isothermal Microcalorimetry, IMC) es una técnica inespecífica y no destructiva para medir las reacciones más pequeñas en un material durante un proceso fisicoquímico. Esto se hace al medir el flujo de calor de la muestra a una temperatura constante. En la investigación de baterías, la calorimetría isotérmica de celdas de baterías de iones de litio cubre tres áreas de interés principales:

  • La primera es el rendimiento térmico de una celda desde el punto de vista de la gestión de calor.
  • La segunda es la comprensión de las evoluciones estructurales en materiales activos según lo evidencian los cambios de entropía.
  • La tercera es el aislamiento del calor de la reacción parasitaria para clasificar el rendimiento de las celdas. Las evaluaciones de baterías de bolsa, de moneda, de marcapasos, de teléfonos móviles, y cilíndricas se pueden realizar en condiciones de almacenamiento pasivo o junto con un ciclador de baterías.

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