Pillerin Termal İletkenliğinin Ölçülmesi
Pillerin Termal İletkenliğinin Ölçülmesi
Piller, birçok tüketici ve endüstriyel uygulamada yaygın olarak kullanılan bir enerji depolama çözümüdür.
Çevre dostu, sürdürülebilir ulaşım seçeneklerine yönelik artan tüketici talebiyle, elektrikli araçların performansı artış gösteren bir önceliktir. Aynı zamanda, tüketiciler sürekli artan performans talep ettikçe, taşınabilir elektronik cihazlar da gittikçe artan güç tüketimine ihtiyaç duymaktadır. Piller, elektrokimyasal hücrelerde meydana gelen elektrokimyasal yükseltgenme-indirgeme (redoks tepkimeleri) reaksiyonlarından yararlanır:
Basit bir elektrokimyasal hücre, ayrı elektrolit çözeltilerinde bulunan katot ve anot olarak adlandırılan iki elektrottan oluşur. Anyonların bir tuz köprüsü aracılığıyla çözeltiler arasında akmasına izin verilir ve elektrotlar, elektronik potansiyeli belirlemek için bir voltametreye bağlanır. Seri olarak birçok hücre bağlanırsa, pil meydana gelir. Piller, hücre sayısı veya katyon ve anyon içeriği değiştirilerek uygulamaya göre ayarlanabilir.
Termal İletkenlik Piller ve Bileşenleri için Neden Önemlidir?
Akü sistemlerinin enerji yoğunluğunu, depolama kapasitesini ve döngü hızını artırmak için yoğun araştırmalar yapılmaktadır. Aynı zamanda, artan enerji yoğunluğu, depolama kapasitesi ve döngü hızı beraberinde bir sorun doğurmaktadır: daha fazla ve daha hızlı atık ısı oluşumu.
Bu durum, ısıl kontrolden çıkma sorunlarına yatkın pillerde (herkesin çok iyi bildiği Lityum İyon bataryalar, kurşun-asit bataryalar ve nikel-kadmiyum bataryalar da dahil) bir tehlike oluşturabilir. Termal kaçaklar, UPS Havayollarına ait 6 uçuş numaralı uçağın düşmesi, 787 Dreamliner’lardaki uçak yangını raporları ve scooter, cep telefonu vb. gibi eğlence cihazlarının bazen kullanım sırasında kendiliğinden alev alması gibi ünlü kazalara neden olmuştur. Bu sebeple, bu sistemlerdeki termal kaçak riskini kontrol etmek ve azaltmak, önemli bir güvenlik önceliğidir.
Bununla birlikte, zayıf termal yönetimin sonuçları felaket olmasa bile, bunun bir bedeli vardır: daha kısa kullanım ömrü, daha az döngü verimliliği ve daha düşük depolama kapasitesi aşırı ısınma veya zayıf ısı yönetimine sahip tüm pillerde karşılaşılan ortak sonuçlardır. Bu nedenle, etkili termal yönetim sistemlerinin rasyonel ve sistematik tasarımını mümkün kılmak için batarya döngü sürecinin termofiziksel hususlarını ve ilgili termal tehlikeleri derinlemesine anlamak hem güvenlik hem de performans açısından önemlidir.
Pillerin Termal İletkenliğini Nasıl Ölçersiniz?
Hücrelerden ne kadar ısı aktarılabileceğini anlamak için, hücre yapısının temel ısı transferi özelliklerinin anlaşılması gerekir. Termal iletkenlik ölçümü bu bilgiyi bize sağlar. C-Therm Trident, aday malzemelerin ve elektrolit çözeltilerinin hızlı ve kolay karakterizasyonu için yalnızca bir numune gerektiren MTPS (Modified Transient Plane Source) sensör teknolojisini sunar. Trident’in TPS (Transient Plane Source sensörünün ince film modülü, katı faz elektrolit ve tuz köprüsü malzemelerinin karakterize edilebilmesini sağlar.
Bu anlayış aynı zamanda çok teknikli bir yaklaşımdan da yararlanabilir – termal kararlılığı, ısı kapasitesini ve reaksiyonun ısısını anlamak için TGA ve kalorimetrik teknikler, üretilen ısı miktarını ve malzemelerin ne kadar hızlı ısınacağını ölçmeye yardımcı olacaktır.
Yazar: Onur Sarı
