Mångsidiga batterianalysatorer från AMETEK Scientific Instruments används i tillämpade FoU- och produktionsinställningar där de möjliggör repeterbara testsekvenser över längre tidsperioder
Spjutspetsteknologi för att täcka alla baser kontra kostnad, prestanda och innovation. Det är mantrat för produktutvecklingsteamet på AMETEK vetenskapliga instrument (AMETEK SI), den amerikanska tillverkaren av specialiserade testsystem för elektrokemiska studier och batterikarakterisering. Zooma in lite och de operativa referenspunkterna är lika tydliga. Front-and-centre är en kosmopolitisk kundmix – som spänner över akademisk forskning, industri-FoU och volymtillverkning – plus en omfattande elektrokemisk portfölj – battericykler, potentiostater, galvanostater, frekvenssvarsanalysatorer och mycket mer när det gäller extra hårdvara och mjukvara.
Justering är allt, med AMETEK SI-slutanvändare och produkter kartlagda synkront över en mängd olika test- och mättillämpningar – energilagringssystem, fysikalisk elektrokemi, korrosionsvetenskap, biomedicinsk utrustning och material i fast tillstånd – och bygger på en kombinerad 100+ år av tekniskt ledarskap inom tillverkarens tre kärnvarumärken: Princeton Applied Research, Solartron Analytical och Signal Recovery.
Prestanda över tid
Om det är bakhistorien, vad händer med nu och nästa på utvecklingsfärdplanen? På kort sikt understryker anpassningen av teknologiinnovation till föränderliga slutanvändarkrav AMETEK SI:s senaste produkterbjudanden: SI-6200 och SI-9300R battericykler för forskning och produktionstestning av avancerade batterier avsedda för applikationer i mobiltelefoner, PC, elfordon (EV) och liknande. Kort sagt, dessa högpresterande battericykler gör det möjligt för forskare och tillverkare att jämföra fördelarna med nya batterikemi och material, med repeterbara cykeltester som körs över längre tidsramar (flera veckor till flera månader) för att validera livstidsprestanda längs flera koordinater.
Som sådan möjliggör AMETEK SI battericykler alla möjliga testmöjligheter: konstant ström, konstant spänning (CC-CV); konstant effekt (CP); konstant motstånd (CR); cyklisk voltammetri (CV); samt en rad snabbpuls- och spännings-/strömrampscheman. Avancerade diagnostiska modaliteter finns också i mixen, inklusive elektrisk impedansspektroskopi (EIS), en oförstörande teknik för så kallad "state-of-charge" (SOC) analys och tidig feldetektering inuti batteriet; cykeltestning av urban-drive-profiler (godtyckliga vågformer) för att simulera den verkliga miljön som battericeller upplever i EV-applikationer; och differentiell kapacitetsanalys för att spåra hälsotillstånd (SOH) och strukturella förändringar i batterimaterial över upprepade cykler av laddning/urladdning.
Smakämnen SI-6200, å sin sida, är designad för att testa nästa generations batterimaterial, superkondensatorer och mikrobränsleceller med upp till 200 mA/10 V per kanal. Bland analysatorns nyckelfunktioner: fristående drift med staplingsbara 10-kanalsmoduler (eller skåpbaserade); snabba datainsamlingshastigheter (tusentals mätningar per sekund över alla kanaler); och inkorporering av högupplösta 24-bitars omvandlare (för att möjliggöra tidig upptäckt av små skillnader i cellbeteende).
"På grund av den relativt låga strömmen per kanal, SI-6200 är främst inriktat på testning av prototyper av myntceller och småskaliga energilagringsenheter”, förklarar Massimo DeSantis, divisionsvice ordförande för AMETEK Advanced Measurement Technology (AMT), en bredare affärsenhet som inkluderar AMETEK SI. "Denna enhetsutveckling och testning i inledningsskedet representerar applikationens "sweet spot", även om cyklern också kan användas i en produktionsmiljö."
Värt att notera att EIS-kapaciteten, tidigare begränsad till akademiska forskningsmiljöer, nu övergår till industriell FoU och produktionstestning. Det är inte svårt att se varför. Till att börja med möjliggör EIS granulär analys av resistans, kapacitans och impedans vid olika frekvenser för att spåra batteriets elektriska respons. Dessa frekvensberoende insikter kastar ljus över olika prestandafrågor – sidoreaktioner, elektrodnedbrytning, elektrolytåldring och SOH-nedbrytning bland dem.
Dessutom är EIS en icke-invasiv teknik som kan användas för in situ eller realtidsövervakning utan att avbryta batteriets normala driftläge. Det är en stor vinst och innebär att tillverkare kan använda EIS-mätningar på batterier i olika produktionsstadier, vilket säkerställer konsistens i prestanda och upptäcker eventuella defekter eller anomalier tidigt i tillverkningsprocessen (när arbetsflödeseffektivitet och enhetens tillförlitlighet är avgörande).
Maktframgångar
I förlängningen är SI-9300R battericykler – "storebror" till SI-6200 – är designad för att testa högeffektsbatterier, bränsleceller och elektrolysörer vid upp till 10 V/200 A. Som sådan kan varje kanal i SI-9300R utför samma grundläggande funktioner som SI-6200 – med inbyggd EIS-kapacitet – dock med ytterligare funktioner för att rikta sig mot utvecklare av EV-batterier och så kallade EV-batterier "second life" (som har nått slutet av sin "billivslängd" samtidigt som de har kvar en restkapacitet på cirka 70–80 %).
Liksom sin systerprodukt, den SI-9300R är modulär och skalbar – med olika skåpalternativ (42U och 24U) som kan styras och övervakas via flera datorer – medan så många som fem kanaler kan anslutas parallellt för att möjliggöra tester upp till 1000 A. ”Vi tittar på applikationer inom industriell FoU och faktiskt alla forskningsmiljöer som är engagerade i avancerad prototyptestning av högeffektsbatterier och bränsleceller”, konstaterar DeSantis.
En nyckelaspekt av SI-9300R är implementeringen av regenerativ energihantering som, enligt produktteamet, kan ge upp till 5x utrymmesbesparing och 90 % besparing i årliga driftskostnader jämfört med konventionella battericykler. Utan den här typen av aktiva ingrepp finns det mycket värme som ska avledas när cellerna urladdas på flera kanaler – och det innebär extra egendom för kylsystem inuti analysatorn. I den SI-9300Rström återcirkuleras dock internt mellan kanaler som samtidigt laddas ur och laddas.
Samtidigt är systemets tillförlitlighet ett stort problem för slutanvändare av battericyklarutrustning – målet är verkligen autonom cykling av dessa batteritestsekvenser. Med detta i åtanke, både SI-6200 och SI-9300R lita på AMETEK SI:s patenterade Direct-to-Disk-teknologi för att säkerställa en säkrare och robustare metod för datainsamling och lagring. Enkelt uttryckt: data från battericyklern lagras direkt på en diskenhet – ingen mellanliggande PC – för att minimera risken för dataförlust.
Allt detta förstärks av Aspire Energy Software – ”själen hos AMETEKs batterianalysatorer” – som ger en helt integrerad testmiljö för hantering av cyklers, klimatkammare, dataloggrar och tillhörande utrustning. Med produktutvecklingsteam ofta utspridda globalt, gör Aspires delbara bibliotek att tester, grafer och dataanalyser kan förkonfigureras och delas av alla användare för att säkerställa konsekvens i resultaten.
Operationellt är det viktigt att AMETEK SI insisterar på att använda företagsutbildade fältingenjörer för att stödja installation, driftsättning och acceptans av sina battericykler i kundens labb eller testanläggning. "Våra motiv är tydliga", avslutar DeSantis. "Det handlar om att prioritera en smidigare introduktionsprocess, snabbare lösning av tekniska frågor och ett utbildningsprogram som är inriktat på att leverera nöjda slutanvändare varje gång."
- SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrka dig själv. Tillgång här.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
- Platoesg. Kol, CleanTech, Energi, Miljö, Sol, Avfallshantering. Tillgång här.
- PlatoHealth. Biotech och kliniska prövningar Intelligence. Tillgång här.
- Källa: https://physicsworld.com/a/battery-cyclers-shedding-light-on-the-detail-of-electrochemical-materials-and-devices/
