Pil testi
Ulaşım sektörünün elektrifikasyonu, lityum iyon pillerden önemli ölçüde etkilenmektedir. Araştırma ve geliştirme, kapsamlı kalite güvencesiyle bir araya gelerek, batarya hücresi bileşenlerinin, batarya hücrelerinin ve batarya modüllerinin yanı sıra üretime yönelik tüm yüksek voltajlı depolama sistemlerinin daha da geliştirilmesinde önemli bir rol oynamaktadır. Kullanılan malzemelerin karakterizasyonu içinbatarya testi ve ara ürün özelliklerinin oluşturulması, bu alanda ilerleme için hayati öneme sahip koşullardır.
Elektromobilite için mekanik testlerde uzun yıllara dayanan deneyimimizle, mevcut tüm batarya çeşitleri için tüm değer zinciri boyunca her zaman doğru test yöntemini sunuyoruz. Hammaddelerden ve malzemelerden, hücrelerden ve hücre bileşenlerinden araçtaki son montaja ve geri dönüşüme kadar - ZwickRoell kapsamlı batarya testleri için yetkin ortağınızdır.Dikkat çekici müşteri projeleri
Sektörün önde gelen firmaları, bilimsel kuruluşlar ve araştırma enstitüleri ile yakın işbirliği içinde, geniş yelpazede bataryaya özgü mekanik test prosedürleri sunuyoruz…
Çekme testleri Yorulma testleri Eğme testleri Basma testleri Soyulma/yapışma/sürtünme testleri Katı hal bataryaları Batarya test laboratuvarında danışmanlık ve ön testler İndirmeler
Bataryalar nasıl üretilir? Mekanik batarya testi nerede önemlidir?
- Lityum iyon pillerin değer zinciri, lityum, kobalt, nikel ve alüminyum gibi hammaddelerin çıkarılmasıyla başlar.
- Hammadde işleme işleminden sonra, anot, katot ve elektrolit dahil olmak üzere hücre bileşenleri karmaşık bir süreçte üretilir. Bu süreçte, yani hücre bileşenlerinin üretiminde, bir yandan kalite ve güvenilirliği sağlamak, diğer yandan ara ürün özelliklerinin karakterizasyonu yoluyla çok fiziksel simülasyonlar için değerli veriler üretmek amacıyla testler önemlidir.
- Batarya hücreleri daha sonra üretilir ve yüksek voltajlı depolama ünitelerine monte edilir. Mekanik batarya testi de burada önemli bir rol oynar ve bataryanın işlevselliğini ve güvenliğini sağlar. Batarya hücrelerinin ve modüllerinin günlük kullanımdaki davranışlarını değerlendirmek için veriler toplanır.
Mekanik batarya testi: Folyolar, elektrotlar, ayırıcılar ve hücre muhafazaları
Folyoların, elektrotların, ayırıcıların ve hücre muhafazalarının mekanik batarya testleri, yalnızca kalite ve performansın sağlanması ve daha da geliştirilmesinde değil, aynı zamanda sorunsuz üretimin sağlanmasında da önemli bir rol oynar.
Çekme, basma, eğme, yorulma ve yapışma testleri bu bataryaların bileşenlerinin gerçekçi karakterizasyonuna olanak sağlar. Elde edilen veriler aynı zamanda çoklu fizik simülasyonlarının temelini oluşturur. Bunlar, örneğin bir çarpışma durumunda batarya davranışını sayısal olarak tahmin etmek için kullanılır.
Batarya folyoları ve kaplamalı elektrotlar üzerinde çekme testleri
Batarya folyoları ve kaplamalı elektrotlar üzerinde yapılan çekme testleri, mekanik mukavemet ve uzamayı belirler.
Batarya folyolarının testi, kullanım alanına bağlı olarak, özellikle <10 µm gibi düşük folyo kalınlıklarında, test teknolojisine yüksek gereksinimler getirir. Güvenilir, tekrarlanabilir, karşılaştırılabilir ve dolayısıyla güvenli test sonuçları elde etmek için hassas numune işleme ve güvenilir numune sıkıştırma gereklidir. Çekme testinde malzeme özelliklerinin kesin olarak belirlenmesi için aşağıdakiler önemli bir rol oynar:
- numunenin dikey olarak hizalanması
- nazik sıkıştırma teknikleri ve
- videoXtensometre gibi optik ekstansometreler ile temas gerektirmeyen uzunluk değişiminin belirlenmesi
Batarya folyoları için folyo şerit kesici
Numune yerleştirme aparatı
Pnömatik Çene
Video: DIN 50154 / ASTM E345 Batarya folyolarında çekme testi
İnce batarya folyolarının (alüminyum ve bakır folyolar, polimer ayırıcılar) çekme testi için DIN 50154 ve ASTM E345 gibi standartlar, standartlara uygun bir şekilde gerçekleştirilmesini sağlayan ZwickRoell testXpert test yazılımı ile desteklenerek test prosedürlerinde dikkate alınabilir.
Özellikle batarya malzemeleri için standartların geliştirilmesine aktif olarak katkıda bulunarak, ZwickRoell test prosedürlerinin gelecekte de tüm gereksinimleri karşılayacağı garanti altına alınmaktadır.
Lityum metal folyolar üzerinde çekme testi
Lityum metal folyoların test edilmesi, çekme dayanımlarının yalnızca inert bir ortamda belirlenebilmesi nedeniyle özel zorluklar ortaya çıkarır. ZwickRoell, özel koruyucu gaz odaları (eldiven kutusu), numune hazırlama ve numune taşıma çözümleri sunmaktadır. Bunlar, doğru sonuçlar için kontrollü koşullar altında hassas testler yapılmasını sağlar.
Ayırıcı folyolarda çekme testi
Lityum iyon pillerdeki ayırıcı folyolar, elektriksel kısa devreleri önlemek için anot ve katodu ayırır. Aynı zamanda ayırıcı, elektrokimyasal bir hücrede devreyi kapatmak için gereken iyonize yük taşıyıcılarının akışına izin verir. Batarya hücrelerinin verimliliği, hizmet ömrü ve güvenliği, bu ayırıcıların işlevine önemli ölçüde bağlıdır. Test teknolojisi açısından ayırıcılar için temel gereksinimler, ISO 527-3 ve ASTM D882'ye göre çekme testleri ile EN 14477, ASTM D5748 ve ASTM F1306'ya göre delinme testleri ile karşılanmaktadır. Bu testler, gerçekçi mekanik karakteristik değerler elde etmek için elektrolitle ıslatılmış durumda da gerçekleştirilir.
Bir diğer önemli husus ise, elektrot kaplaması ile ayırıcı arasındaki sürtünme katsayısına göre ayırıcının davranışıdır. Bu parametreler, sarım sürecinde üretim parametrelerinin ayarlanması için özellikle önemlidir. ZwickRoell sadece oda sıcaklığında değil, aynı zamanda ZwickRoell ısı kabinleri ile -20 °C ila +50 °C aralığında neredeyse çalışma sıcaklıklarında da testler yapılmasını sağlar. Bu, separatör folyolarının çeşitli koşullar altında kapsamlı bir şekilde karakterize edilmesini sağlar.
Video: Ayırıcı folyolarda çekme testi
Seramik ayırıcılar ve cam elyaf dokusuz yüzeylere ek olarak, polimer membranlar da öncelikli olarak kullanılmaktadır. Çekme mukavemeti ve kopma uzamasının güvenilir bir şekilde belirlenmesi, operasyonel mekanik stres altında ayırıcı folyonun bütünlüğü hakkında bilgi sağlar.
Daha kalın ayırıcı folyolar anot ve katot arasındaki teması etkili ve güvenli bir şekilde önlerken, daha ince folyolar bataryanın ağırlığını azaltmayı ve enerji yoğunluğunu artırmayı mümkün kılar. Ayırıcı folyolarda çekme testleri ASTM D882 ve ISO 527-3 standart yöntemlerine göre yapılmaktadır.
Batarya folyoları ve kaplanmış elektrotlar üzerinde çekme testlerini otomatik olarak gerçekleştirebilmek için, boyutsal olarak kararlı olmayan numunelerin otomatik olarak test edilmesi için özel olarak geliştirilen robotik test sistemimiz roboTest F'yi sunuyoruz.
Batarya folyosu test otomasyon yeteneklerimiz hakkında daha fazla bilgi edinmek ister misiniz?
Yardımcı olmaktan mutluluk duyarız!
Hemen bizimle iletişime geçin roboTest F hakkında daha fazla bilgi edinin
Batarya folyolarında yorulma testleri
Bakır ve alüminyumdan üretilen batarya folyoları, lityum iyon pillerde akım toplayıcı görevi görür ve hem üretim sırasında hem de batarya çalışması sırasında çeşitli gerilimlere maruz kalır.
- Üretim sürecinde boşluklar veya düzensiz dağılım gibi kaplama kusurları meydana gelebilir. Kalendirme işlemi bu tür kusurları azaltabilse de, tamamen ortadan kaldırılamaz.
- Batarya çalışması sırasında folyolar, yorgunluğa yol açabilen termal ve mekanik gerilimlere maruz kalır. Ayrıca, elektrolitlerle kimyasal reaksiyonlar korozyona neden olabilir ve bu da batarya performansını olumsuz etkiler.
Belirli stres ve yorulma özelliklerinin, batarya tasarımı ve çalışma koşulları da dahil olmak üzere birçok faktöre bağlı olduğunu unutmamak önemlidir. Bu nedenle, batarya geliştirme ve optimizasyonu her zaman batarya folyolarının yorulma testleri yoluyla kapsamlı bir şekilde incelenmesini ve karakterizasyonunu gerektirir.
Elektrodinamik test cihazı LTM'nin düşük test kuvvetleri sayesinde, hassas numunelerde bile yorulma testleri sorunsuz bir şekilde gerçekleştirilebilir. LTM, yağsız tahrik teknolojisi ile donatılmıştır. Lineer motor özellikle sessizdir ve laboratuvar kullanımına son derece uygundur.
Ölçüm bıçakları tarafından batarya folyosunun zarar görmemesi için, uzama değişimi videoXtens dynamic optik video ekstansometresi ile ölçülür.
Elektrot kaplamalarında eğme testleri
Aktif malzeme kaplamasının eğilme mukavemetini belirlemek için yapılan , lityum iyon pillerin ömrü açısından büyük önem taşır.
Elektrotların aktif malzemesi, 50–100 µm kalınlığında bir kaplamadan oluşur ve bu kaplamanın mekanik özellikleri, kimyasal bileşimi ve üretim süreci nedeniyle büyük farklılıklar gösterebilir. Bu bilgiler, geçiş hızı, rulo açısı ve ön gerilim kuvvetleri gibi üretim parametrelerinin optimum ayarlarını tanımlamak için gereklidir. 2 noktalı eğme cihazı ile eğme mukavemetinin belirlenmesi, kaplamanın bozulmadan ve yayıcı folyo ile aktif malzeme arasındaki temasın korunarak maksimum izin verilen eğme açısı ve eğme yarıçapının belirlenmesini sağlar. Bu durumda, 2 noktalı eğme cihazı ve entegre yüksek çözünürlüklü kuvvet sensörü ile zwickiLine test cihazı uygun bir test cihazı olarak ortaya çıkmaktadır.
Batarya folyoları, aktif malzemeler ve kaplanmış elektrotlar için basma testleri
Elektrot ve ayırıcı katmanların istiflendiği basınç, hücre içinde etkili bir temas için çok önemlidir. Bu basınç, hücrenin ömrünü ve performansını önemli ölçüde etkiler.
ZwickRoell, bu dinamik yükleme koşullarını hassas bir şekilde simüle etmek ve karakterize etmek için batarya folyoları, aktif malzeme ve kaplanmış elektrotlar için çeşitli basma testi türleri sunmaktadır.
- Kalandreleme işlemi, lityum iyon piller için elektrotların üretiminde merkezi bir rol oynar. Bu işlemde, aktif malzeme, bağlayıcı ve iletken katkı maddelerinden oluşan bir macun, metal bir folyo (anot için bakır, katot için alüminyum) üzerine sürülür. Basınç ve sıcaklık altında çalışan silindirler, kaplanmış folyo ince ve düzgün bir tabaka haline getirilir.
- Elektrikle çalışan araçların menzilini önemli ölçüde etkileyen lityum iyon pil hücrelerinin enerji yoğunluğu, büyük ölçüde bu işlem adımına bağlıdır. İşlem büyüklüklerinin değişkenliği, tesis ve malzeme parametrelerinin optimizasyonunu mümkün kılar.
- Basınç deformasyonu ölçümleri, elektrotların kalitesini ve tutarlılığını izlemek ve kontrol etmek için çok önemlidir. Bu ölçümler, aktif malzemenin elektrota ne kadar iyi gömüldüğünü ve batarya çalışırken ayrılma olup olmayacağını gösterir. Ayrıca, bataryanın maksimum enerji yoğunluğu ve performansı elde etmek için kalenderleme işlemi için optimum basınç ve sıcaklığı belirlemeye yardımcı olurlar.
Kaplamalı elektrotların ve prototip hücre yığınlarının (jelly roll) çok fonksiyonlu analizi
Kaplamalı elektrotların ve prototip hücre yığınlarının test edilmesinde, malzemelerin ve bileşenlerin karakterizasyonu, bunların verimliliğini, performansını ve ömrünü uzun vadede garanti altına almak için önemlidir. Bu karakteristik değerler, araştırma ve geliştirme ile kalite güvencesi için hayati öneme sahiptir.
ZwickRoell bu amaçla Multifunctional Cell Component Analyzer (MCCA) cihazını geliştirmiştir. Üç adet yüksek hassasiyetli doğrusal mesafe ölçer ve bir tesviye ünitesi yardımıyla, elektrot yüzeyine basınç tam olarak uygulanabilir. Bu, gerçekçi basınç koşulları altında elektrotun kalınlık değişimini hassas bir şekilde ölçmeyi mümkün kılar. Aynı zamanda, altın kaplama basma plakaları aracılığıyla elektrik direnci ölçülür, bu da basınca bağlı olarak değerlendirme yapılmasına olanak tanır.
Elektrikli şarj ve deşarj işlemi sırasında, hücrede “Battery Swelling” olarak bilinen bir şişme ve sönme meydana gelir. Bu, tek tek bileşenler üzerindeki basmada değişikliklere neden olur. MCCA test cihazı, Coin Cells gibi prototipik temel hücrelerde yüksek hassasiyetli “Battery Swelling” testleri yapılmasına olanak tanır ve Jelly roll'daki en küçük tekrarlayan hücre bileşeni yığınının şarj ve deşarj döngüsündeki davranışını hassas bir şekilde karakterize etmeye yardımcı olur.
Çok fonksiyonlu hücre bileşeni analizörünün avantajları:
- Kaplamalı elektrotların basınç altında gerilme uzama davranışının yüksek hassasiyetle ölçülmesi
- Basınca bağlı elektrik direncinin ölçülmesi
- Prototipik temel hücrelerin (madeni para hücreleri) “Battery Swelling“ davranışının ölçülmesi
Elektrot kaplama sürecinde yüksek hassasiyetli basma testleri
Batarya üretimindeki en büyük zorluk elektrot kaplama işlemidir. Güvenli batarya çalışması için önemli kriterler sağlanmaktadır: mükemmel mekanik stabilite, mükemmel elektrik iletkenliği ve aktif malzemenin öngörülebilir yaşlanma davranışı. Elektrot kaplama teknolojileri sürekli olarak geliştirilmekte ve çok yüksek enerji tasarrufu potansiyelinin yanı sıra, kuru kaplamanın umut verici gelişimi, benzer veya daha iyi işlevsel elektrot özelliklerini sağlamalıdır.
- Bunun için, ayırıcılar ve kaplanmış elektrotlar gibi batarya folyolarının basınç altındaki davranışının ayrıntılı bir analizi önemlidir. Enstrümanlı sıkıştırılabilirlik ölçüm başlığı sayesinde, hassas kuvvet-mesafe eğrileri oluşturulur ve böylece basınç denemesinde son derece ince katmanların elastik deformasyon davranışı belirlenebilir. Bu, malzeme geliştirme, kalite güvencesi ve batarya simülasyonu için temel veriler sağlar.
- Aktif malzeme ile elektrot substratı arasındaki güvenli bağlantı, batarya hücresinin kalitesi ve performansı için çok önemlidir. Aktif malzemenin optimum mekanik stabilitesini sağlamak için, değişen çalışma basıncı altında gözenekliliği ve iletkenliği korunmalıdır.
Ayırıcı folyolarının oturma davranışının belirlenmesi
Ayırıcı folyolar için kullanılan malzemelerde, çevrimsel basınç yüklemesi altında ayar davranışı ortaya çıkabilir. Folyo kalınlığında değişikliklere neden olan bu ayar davranışı, bazen bataryanın performansını ve ömrünü olumsuz etkiler. ZwickRoell, üniversal çekme ve basma test cihazları ve basınç testleri, MCCA ve nanoindenter için özel test standları ile separatör folyoların oturma davranışını karakterize etmek için çok çeşitli test yöntemleri sunar.
Batarya testinde soyulma ve yapışma testleri
Mekanik özelliklerin yanı sıra, tek veya çift taraflı kaplamaların iletken folyo üzerindeki yapışma mukavemeti de büyük önem taşır, çünkü bu bağlantı bataryanın iç iletkenliğinden büyük ölçüde sorumludur. Yapışma mukavemeti bataryanın yaşı ile değişebileceğinden, bağlantının kalıcı olarak sağlanması önemlidir. Bu, soyulma ve yapışma testleri ile sağlanabilir. Elektrolit içinde yüzen aktif malzemenin ayrılması, hücre güvenliğini önemli ölçüde etkiler. Bu nedenle, anot ve katot üzerindeki elektrot kaplamasının yapışma gücünün kontrol edilmesi, hücre üretim hattında doğrudan üretim izleme için büyük önem taşımaktadır.
Aktif malzeme ile substrat arasındaki mekanik yapışma gücü farklı şekillerde belirlenir:
90° ve 180° Soyulma testi
Aktif malzeme ile alt tabaka arasındaki mekanik yapışma mukavemetini belirlemenin en yaygın yöntemi, 90° veya 180° soyulma açısı ile soyulma çekme testidir.
- Her iki varyantta da, kaplanmış folyo bir taşıyıcı malzeme üzerine uygulanır ve ardından test cihazı tarafından belirlenen soyulma açısında soyulur.
- Prosedürler standart değildir ve bu nedenle karşılaştırılabilir hale getirmek çok zordur.
- Bozulma türünün (koheziv veya yapışkan arıza) önemli niteliksel değerlendirmesi bu yöntemle yalnızca sınırlı ölçüde mümkündür.
- Bu testlerin diğer dezavantajları arasında yüksek malzeme tüketimi ve zahmetli numune hazırlığı sayılabilir.
Video: Batarya folyolarında soyulma, delinme ve eğme testleri
- QA ve Ar-Ge için aktif malzeme ile substrat arasındaki mekanik yapışma mukavemetini belirlemek amacıyla 90°/180° soyulma testleri.
- Güvenlik sorunlarının yaşanmaması için seperatör folyolarda delinme direncinin belirlenmesi amacıyla delinme testleri yapılır, çünkü folyonun mekanik etkilere karşı belirli dirençlere sahip olması gerekir.
- Üretimde kırılmalara ve güvenlik sorunlarına yol açabilecek belirtilen parametrelerden sapmaları tespit etmek amacıyla farklı malzemelerin eğme dayanımını karakterize etmek için 2 noktalı eğme testleri
Z yönlü yapışma testi
Yapışma mukavemetinin daha güvenilir ve tekrarlanabilir bir şekilde belirlenmesi ve arıza türünün değerlendirilmesi için Z yönlü yapışma testi kullanılır. “Z-Direction” yapışma çekme cihazında, bir numune cihazı kullanılarak aynı anda beş numune hazırlanabilir. Ayrıca, test cihazı tanımlanan basınç ve süre parametrelerini her bir numune için aynı şekilde otomatik olarak uygular. Bu test cihazı, soyma testlerine kıyasla ölçüm sonucuna operatörün etkisini azaltmaya yardımcı olur.
Ardından, her bir numune Z yönünde çekilir ve belirgin bir maksimum yapışma mukavemeti değeri belirlenir. Bu yöntem, çok verimli numune hazırlama ve yüksek tekrarlanabilirliğin yanı sıra, kırılma görüntüsünün kohezyon ve adezyon oranlarının kesin olarak belirlenmesini de sağlar. Bu test prosedürü ile elde edilen sonuçların iyi karşılaştırılabilirliği, aynı zamanda üretim sürecinde kaplama kalitesinin güvenilir bir şekilde izlenmesini sağlar.
Video: Elektrot kaplamalarında yapışma testi
Z yönlü yapışma mukavemeti testi, lityum iyon pillerde aktif malzeme kaplamaları ile elektrotlar (Al veya Cu folyo) arasındaki yapışma mukavemetini belirlemek ve arıza türünü değerlendirmek için daha güvenilir ve tekrarlanabilir bir yöntemdir.
- Kalite güvencesinde, kaplamanın yapışma mukavemeti söz konusu olduğunda, soyulma testleri proses güvenliği için önemli bir göstergedir. Yapışma mukavemeti ne kadar iyi olursa, bataryanın performansı ve ömrü de o kadar iyi olur.
- Araştırma ve geliştirme alanında çalışıyorsanız, soyulma testlerimiz farklı malzemelerin kombinasyon olanaklarını optimize etmenize ve böylece batarya performansını artırmanıza yardımcı olur.
Elektrot kaplamaları, iletken folyolar ve ayırıcılar üzerinde sürtünme testleri
Lityum iyon pil üretiminde elektrot kaplamalarının, yayıcı folyoların ve ayırıcıların sürtünme katsayısının belirlenmesi, üretim sürecinde olası sorunları tespit etmek ve bataryaların kalitesini ve performansını garanti altına almak açısından büyük önem taşımaktadır.
Olası sürtünme testleri şunlardır:
- Katman yapışma testi: Batarya hücresinde farklı katmanlar arasındaki yapışma incelenir. Tanımlanmış bir kuvvet veya yükleme uygulanarak katmanların ayrılma veya yapışma eğilimi değerlendirilir. Ortaya çıkan tabaka ayırma kuvvetleri, sürtünme katsayıları hakkında sonuçlara varılmasını sağlar.
- Temas kuvveti ve kayma testi: Bu testler, farklı kaplamalara veya yüzeylere sahip malzemeleri birbirinden kaydırmak veya ayırmak için gereken kuvveti ölçer. Böylece malzemelerin basınç altındaki davranışı anlaşılabilir ve sürtünme katsayısı ölçülebilir.
Genel olarak ve bu uygulama için de EV bataryalarına yönelik özel test standartları henüz az olduğundan, ASTM D1894 ve ISO 8295 standartları, sürtünme özelliklerinin karakterizasyonu için alternatif standartlar olarak kullanılabilir. Bu testler, gerçekçi mekanik karakteristik değerler elde etmek için elektrolitle ıslatılmış durumda da gerçekleştirilir.
Katı hal batarya bileşenlerinin karakterizasyonu
Katı hal bataryalarda sıvı elektrolitin ortadan kalkmasıyla birlikte sınır tabakası teması, termal genleşme ve yaşlanma direnci gibi yeni zorluklar ortaya çıkmaktadır. ZwickRoell, katı hal batarya bileşenlerinin karakterizasyonu için katı hal bataryaların özel gereksinimlerine yönelik kapsamlı test yöntemleri sunmaktadır.
- Lityum metalden yapılmış bir anotun mekanik karakterizasyonu zorlu olabilir. Numune hazırlama ve çekme mukavemetinin belirlenmesi, güçlü bozulma nedeniyle inert gaz ortamında gerçekleştirilmelidir. Ayrıca, hassas ve sünek malzeme, özel numune kelepçelerinde son derece dikkatli bir şekilde tutulmalı ve optik ekstansometre ile uzunlamasına uzama güvenli bir şekilde belirlenmelidir. ZwickRoell bunun için özel koruyucu gaz odaları (eldiven kutuları), numune hazırlama ve numune işleme ve numuneye dokunmadan ölçüm yapmayı sağlayan özel bir optik ekstansometre sunmaktadır.
- Bir diğer zorluk ise kompozit katot veya katı hal elektrolit ayırıcı gibi diğer bileşenlerin mekanik özelliklerinin belirlenmesidir. Bu bileşenlerin dayanıklılığı, üretim süreçlerinin tasarımını ve batarya çalışması sırasında güvenli işlevselliği önemli ölçüde etkiler. Bir ZHN nanoindenter ile, farklı mekanik özelliklere sahip polimerler, oksitler veya sülfürlerden oluşan katı elektrolitler karakterize edilerek elastikiyet modülü, sertlik, eğme mukavemeti ve kırılma tokluğu incelenebilir.
İşlevsel ve yapısal batarya testi: Batarya bileşenleri, hücreler ve hücre grupları
Hücrelerin ve hücre bağlantılarının işlevsel ve yapısal testi, hücrelerin modüllere ve paketlere monte edilmesinde ve batarya kullanımında güvenlik açısından çok önemli bir rol oynar. Şarj ve deşarj işlemi sırasında bataryaların şişmesi, yani batarya şişmesi, yüksek hassasiyetli Swelling-Tests ile belirlenir ve sonraki adımlarda dikkate alınır. Hücre içindeki hakim basınç, çivi delme testi gibi kötü muamele testleri de dahil olmak üzere ezme ve eğme testlerinde araştırılır.
Battery Swelling Test: Şarj ve deşarj çevriminde hücre davranışının karakterizasyonu
Şarj ve deşarj işlemi sırasında batarya hücrelerinin davranışı, özellikle hücrelerin genişlemesi, yani “batarya şişmesi” veya “bataryanın nefes alması”, performans ve ömrü etkiler. Bu fenomen, özellikle prizmatik hücrelerde ve kese hücrelerde ve ayrıca katı hal bataryalarda belirgin bir şekilde görülür. Ancak, silindirik hücrelerin genleşmesinin anlaşılması da yeni nesil bataryaların geliştirilmesinde giderek daha fazla önem kazanmaktadır.
Aynı anda sıcaklık kontrolü ile bu davranışın hassas bir şekilde karakterize edilmesi çok önemlidir. Modülün montajı için hücrenin nefes alması dikkate alınmalıdır, çünkü modüldeki hücrelerin genleşmesi hücre üzerindeki basıncın değişmesine neden olur. Bu basınç ve sıcaklık, hücrelerin ömrünü ve performansını önemli ölçüde etkiler. Bu nedenle, hücre solunumu ve şişmenin kesin olarak karakterize edilmesi önemlidir. ZwickRoell, elektriksel çevrimleme, yüksek hassasiyetli deformasyon ölçümü, uzun süreli test prosedürleri ve kontrollü sıcaklık ayarı dahil olmak üzere, şarj ve deşarj çevriminde hücre davranışını karakterize etmek için çeşitli yaklaşımlar sunar.
- Tüm batarya hücresinin sıcaklık kontrolü
Batarya hücresi, bir ısı kabini yardımıyla istenen çalışma sıcaklığına ısıtılır ve bu sıcaklık, odadaki test süresi boyunca sabit tutulur. Burada, ısı kabinindeki ortam sıcaklığına göre düzenleme yapılır. Test sırasında güvenlik, riske bağlı olarak, uygun tehlike seviyesine sahip bir ısı kabini veya koruma odası ile sağlanır. - Tüm batarya hücresinin hassas ve homojen sıcaklık kontrolü
Basma plakalarının aktif olarak ısıtılması ve soğutulması sayesinde, batarya hücresinin yüzey sıcaklığı üstten ve alttan homojen bir şekilde sıcaklık kontrolüne tabi tutulur ve hassas bir şekilde düzenlenir. Öte yandan, batarya hücresi içindeki yerel sıcaklık dalgalanmaları da dengelenebilir. Böylece, yüksek deşarj akımları gibi kritik sıcaklıklar önlenir ve güvenilir bir test sağlanır.
Bu tür testler, MBTS şirketi ile işbirliği içinde geliştirilmiştir. Bir makalede, farklı sıcaklıkların, basınçların ve deşarj oranlarının otomotiv uygulamaları için standartlaştırılmış bir lityum iyon pil hücresinin elektriksel özellikleri üzerindeki etkisi incelenmiştir.
Makaleye git
Battery Abuse Testing
Battery Abuse Tests, diğer adıyla kötüye kullanım testleri, lityum iyon piller için yıkıcı güvenlik testleridir. Bu testler, bataryaların otomotiv uygulamalarında piyasaya sürülmesi ve kullanılması için gereklidir. Testlerde, bataryanın güvenliği ve güvenilirliğini sağlamak için batarya aşırı koşullara maruz bırakılır. Tipik kötüye kullanım testleri arasında termal ve elektriksel testlerin yanı sıra mekanik testler de bulunur.
Mekanik testlerde, bataryanın bütünlüğünü test etmek için bataryanın içine bir nesne sokulur veya batarya mekanik olarak zorlanır. Bu sırada, örneğin, iç kısa devreye neden olan çivi penetrasyonu (Nailing) veya ezilme (Crash) durumlarının bataryanın işlevselliğini ve güvenlik açısından davranışını nasıl etkilediği incelenir.
Bu sözde Battery Abuse Testleri genellikle termal kaçak (İng. Thermal Runaway) ile sonuçlanır ve bu da yangına veya patlamaya neden olabilir. Çevre düzenlemeleri ve iş güvenliği bilinci nedeniyle, bu testler, tekrarlanabilir ortam koşullarını sağlamak için açık alanda veya egzoz gazı arıtma sistemi olmayan eski binalarda gerçekleştirilemez.
ZwickRoell'in Allroundline Z100 üniversal test cihazı ve weisstechnik Extreme Event odası ile maksimum 100 kN kuvvetle Battery Abuse testleri gerçekleştirilebilir. Mekanik modülerlik sayesinde test aletleri kolay ve güvenli bir şekilde değiştirilebilir ve bir cihazda çeşitli mekanik kötüye kullanım testleri güvenli bir şekilde gerçekleştirilebilir. Test sonuçlarının değerlendirilmesi testXpert test yazılımı ile yapılır.
Extreme Event Odalı Battery Abuse Testleri hakkında daha fazla bilgi
Battery Abuse Testing - Mekanik kötüye kullanım testleri için örnekler
Malzeme testinde kapsamlı bilgi birikimi, tüm yüksek hassasiyetli test makinelerine erişim ve ZwickRoell Batarya Test Merkezimizdeki tüm aksesuar portföyü, uygulama teknolojisi konusunda danışmanlık hizmetleri için hizmetinizdedir.
Batarya test merkezimizde ücretsiz ön testler yapmakla ilgileniyor musunuz? Doğru test ekipmanını seçmenizde size memnuniyetle yardımcı oluruz.
Mekanik testler, hem batarya teknolojisinin geliştirilmesinde hem de batarya üretiminde kalite güvencesinde önemli bir rol oynamaktadır. Malzeme açısından büyük zorluklar ve çoklu fiziksel gereksinimler (mekanik, sıcaklık, elektrik) batarya müşterileri ile test üreticileri arasında yakın bir işbirliğini gerektirmektedir. Müşterilerimiz için ve müşterilerimizle birlikte en iyi test konseptini geliştirmek bizim görevimizdir.
Yeni batarya test laboratuvarımız, hem araştırma ve geliştirme hem de batarya üretiminde hücre karakterizasyonu için çeşitli mekanik batarya testleri gerçekleştirmek üzere en modern test teknolojisine sahiptir. İki uygulama uzmanı, müşterilerimize yerinde veya uzaktan denemeler için hizmet vermektedir. Bu şekilde, müşterilerimizin gereksinimlerine en uygun test konseptini bulduğumuzdan emin olmak istiyoruz.
Laboratuvarımızı sanal olarak gezebilir veya bugün bizimle iletişime geçebilirsiniz – size memnuniyetle danışmanlık hizmeti sunarız!
Uygulamaya bağlı olarak, farklı özelliklere sahip farklı batarya türleri vardır. En yaygın olanları: Lityum iyon piller. Birçok elektronik cihazda ve elektrikli araçta (EV battery, Electric Vehicle Battery) kullanılırlar. Ayrıca, sürekli gelişen çeşitli hücre kimyaları vardır. Hücre kimyaları, heterojen batarya özelliklerine yol açar, bu nedenle hassas karakterizasyon mekanik açıdan da önemlidir. Silindirik, prizmatik ve kese hücreleri gibi hücre formatları, enerji yoğunluğu, alan gereksinimi ve performans açısından çeşitli avantajlar ve dezavantajlar sunmaktadır. Bu nedenle, uygun batarya tipi ve hücre formatının seçimi her zaman ilgili uygulamanın özel gereksinimlerine bağlıdır. Özetle, batarya geliştirme ve/veya üretimi çok çeşitli farklı yaklaşımları içerir. Bu aynı zamanda çeşitli test prosedürleri gerektirir.
