Тепловые эффекты в аккумуляторах
450054, Уфа, просп. Октября, д. 69. Тел.:+7(347) 235-55-60. Email: chemorg@anrb.ru
Уфимский Институт химии Уфимского федерального исследовательского центра РАН предлагает проведение исследований тепловых эффектов, сопровождающих зарядно-разрядное циклирования литий-ионных и пост литий-ионных аккумуляторов с использованием специализированного программно-аппаратного комплекса «Электрохимический калориметр теплового потока».
Исследования тепловых эффектов, сопровождающие зарядно-разрядное циклирование литий-ионных и пост литий-ионных аккумуляторных ячеек, а также факторов, оказывающих влияние на тепловые эффекты.
• Измерение суммарного теплового потока, сопровождающего заряд и разряд аккумуляторных ячеек.
• Измерение и расчет джоулевого тепла, обусловленного перенапряжениями на электродах и омического падения напряжения на электролите.
• Измерение и расчет термодинамического тепла, обусловленного протеканием обратимых электрохимических реакций.
• Расчет тепловых эффектов сопутствующих процессов: коррозии, фазовых переходов и пр..
• Расчёт эффективности взаимопреобразования химической и электрической энергии при разряде и заряде аккумуляторных электрохимических ячеек.
• Расчет максимально возможного коэффициента полезного действия (КПД) аккумуляторных ячеек.
Исследования тепловых явлений, сопровождающих электрохимические процессы, производятся с помощью разработанного и изготовленного в Уфимском Институте химии специализированного программно-аппаратного комплекса «Электрохимический калориметр теплового потока».
Для измерения тепловых явлений, сопровождающих заряд и разряд аккумуляторных ячеек, используют модельные призматические электрохимические ячейки с номинальной емкостью не менее 100 мАч собранные в металлополимерных корпусах. Состав электродов и электролитов определяются целями и задачами исследований.
ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА
Изготовление электродов, сборка и тестирование ячеек осуществляются в соответствии с общепринятыми лабораторными и промышленными практиками. Сборка электрохимических ячеек производится в перчаточном боксе в атмосфере сухого воздуха (содержание воды менее 100 ppm). Качество собранных ячеек контролируется методами потенциометрии и спектроскопии электрохимического импеданса.
Полученные экспериментальные данные обрабатываются с помощью специализированных программных средств разработанных Уфимском Институте химии. Джоулево тепло рассчитывается как произведение поляризующего тока на величину перенапряжения на ячейках. Перенапряжение на ячейках измеряется методом гальваностатического прерывистого титрования. Тепловые эффекты обратимых процессов измеряются методом ЭДС.
РЕЗУЛЬТАТ ПРОЦЕССА:
Совокупность экспериментальных данных, описывающих тепловые эффекты, сопровождающие зарядно-разрядное циклирирование аккумуляторных ячеек. Полученные данные необходимы при исследовании механизмов процессов, протекающих в ячейках, при проектирования аккумуляторных модулей и систем охлаждения и управления.
КОНКУРЕНТНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА ПРОЦЕССА:
Измерение тепловых потоков, сопровождающих зарядно-разрядное циклирование, осуществляется на уникальном не имеющего аналогов в мире автоматическом программно-аппаратном комплексе «Электрохимический калориметр теплового потока», разработанным и изготовленным в УфИХ УФИЦ РАН.
Основные характеристики «Электрохимического калориметра:
• Электрохимический калориметр включает в себя два функциональных блока – электрохимический и калориметрический, работающие под единым управлением, что позволяет синхронно проводить электрохимические и калориметрические измерения.
• Калориметрический блок представляет собой калориметр теплового потока. Конструкция калориметрической камеры обеспечивает возможность исследования тепловых процессов в лабораторных электрохимических ячейках плоской, дисковой и призматической конструкции. Абсолютная погрешность измерения теплового потока составляет ±50 мкВт при разрешающей способности 1 мкВт. Диапазон рабочих температур калориметрической камеры 0–90°С.
• Электрохимический блок представляет собой четырехдиапазонный потенциостат-гальваностат. Максимальная сила поляризующего тока потенциостата ±200 мА при максимальном напряжении на вспомогательном электроде ±10 В.
• К прибору организован мультипользовательский удаленный доступ от клиентских компьютеров по Ethernet для управления и обработки экспериментальных данных.
ТИП СОТРУДНИЧЕСТВА
Договор на проведение НИР.
КОМАНДА НАУЧНОГО ПРОЕКТА
Кузьмина Елена Владимировна
Заведующий лабораторией новых материалов для электрохимической энергетики УфИХ УФИЦ РАН, к.х.н.
Мочалов Сергей Эрнстович
Старший научный сотрудник лаборатории электрохимии УфИХ УФИЦ РАН, к.х.н., с.н.с.
Колосницын Владимир Сергеевич
Заведующий отделом электрохимической энергетики УфИХ УФИЦ РАН, д.х.н., проф.