Battery Sample Holders for TTK 600

Význam tématu

Analýza bateriových článků za reálných provozních podmínek je klíčová pro vývoj a optimalizaci akumulátorových systémů, zejména v oblasti e-mobility. Sleduje se vliv teploty, elektrického zatížení a klimatu na strukturální a fázové změny aktivních materiálů, což přispívá k prodloužení životnosti, vyšší účinnosti a bezpečnosti baterií.

Cíle a přehled studie

Studie představuje první komerční neambientní vzorkové držáky pro in-situ a in-operando rentgenovou difrakci (XRD) bateriových coin cell článků. Cílem je umožnit montáž v inertní atmosféře, plynotěsný transport a následná měření v rozšířeném teplotním rozsahu za simulace reálného provozu.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorkové držáky TTK 600 umožňují:

• Montáž coin cell článků v glove boxu a jejich uzavření v plynotěsné komoře
• Využití dvou geometrií rentgenového záření: reflektivní a transmisní
• Regulaci teploty v rozsahu –180 °C až 130 °C (kapalný dusík) nebo –15 °C až 130 °C (stlačený vzduch)
• Rychlé ohřevy a chlazení díky přímému topnému tělesu a dvěma chladicími režimům
• Přesné měření teploty pomocí Pt100 snímače umístěného v bezprostřední blízkosti vzorku
• Zajištění vysoké mechanické stability a minimální tepelné roztažnosti držáku
• Elektrické připojení umožňující proud až 1 A a napětí do 10 V pro in-operando zatížení

Hlavní výsledky a diskuse

Díky navržené konfiguraci držáku byly potvrzeny následující klíčové parametry:

• Stabilita polohy vzorku v celém teplotním rozsahu bez odchylek v úhlu měření
• Rychlá odezva termální regulace umožňující cykly chlazení a ohřevu v řádu minut
• Možnost detekce fázových přeměn, stanovení krystalových parametrů, velikosti krystallitů a mřížkového napětí v reálném čase
• Včasné zachycení dynamických strukturálních změn pod elektrickým zatížením

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje výrobním i výzkumným laboratořím:

• Optimalizovat materiály a elektrody z hlediska stability a kapacity
• Porovnávat výkonnost baterií při různých klimatických podmínkách
• Zavádět rychlé prototypové testy pro vývoj nových složení katod a anod
• Podporovat QA/QC procesy ve výrobě bateriových článků

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry rozvoje:

• Integrace s dalšími spektroskopickými technikami pro komplexní analýzu chemických změn
• Automatizace manipulace vzorků a dálková kontrola měření
• Rozšíření podmínek měření o variabilní tlak nebo vlhkost
• Využití pro vysokoteplotní či ultranízkoteplotní experimenty mimo rozsah standardních baterií

Závěr

Vzorkové držáky TTK 600 představují inovativní komerční řešení pro in-situ a in-operando XRD bateriových coin cell článků v neambientních podmínkách. Umožňují sledování strukturálních a fázových změn v reálném čase, což přináší cenné informace pro vývoj a optimalizaci moderních bateriových technologií.

Reference

V textu nebyla uvedena explicitní literatura.