Gwerthusiad o berfformiad thermol batris lithiwm-ion: Ymchwil ar ddulliau profi ar gyfer dargludedd thermol deunyddiau batri

Defnyddir batris lithiwm-ion ar gyfer trosi a storio ynni mewn amrywiaeth o gymwysiadau, gan gynnwys electroneg defnyddwyr, cerbydau trydan, systemau awyrofod, a mwy. Mae Ffigur 1-1 yn dangos strwythur batri lithiwm-ion nodweddiadol. Mae batris lithiwm-ion yn bennaf yn cynnwys deunyddiau electrod, deunyddiau electrolyte, deunyddiau gwahanydd, staciau batri a rheolaeth thermol dargludedd thermol uchel cam newid deunyddiau cyfansawdd.

                                                                    Ffigur 1-1 Diagram sgematig o strwythur batri lithiwm-ion

(1) Mae dargludedd thermol, fel un o baramedrau perfformiad thermoffisegol pwysig deunyddiau batri, yn effeithio'n ddifrifol ar nodweddion amrywiol batris lithiwm-ion. Bydd batris lithiwm-ion yn wynebu gwahanol amodau terfyn trydan, gwres, grym ac ansawdd wrth eu defnyddio, sy'n golygu bod profi dargludedd thermol deunyddiau batri yn gywir yn wynebu heriau difrifol yn yr agweddau canlynol:

Mae deunyddiau batri lithiwm-ion yn aml yn cynnwys deunyddiau sy'n cynnwys ynni a storio ynni. O dan amodau ffin gwahanol, megis cynhyrchu gwres a hyd yn oed prosesau pyrolysis wrth godi tâl a gollwng, mae deunyddiau newid cyfnod hefyd yn ymwneud â system rheoli thermol y batri. , sy'n gofyn am fesur dargludedd thermol ar yr un pryd yn ystod y prosesau electrocemegol a thermocemegol hyn, sy'n fwy cymhleth na thechnegau profi dargludedd thermol blaenorol yn ystod newidiadau thermoffisegol pur.

(2) Mae yna lawer o ddulliau profi ar gyfer dargludedd thermol, ond ar gyfer nodweddion cymhleth a gofynion deunyddiau batri lithiwm-ion, yn gyntaf mae angen dod o hyd i ddull profi rhesymol i sicrhau cywirdeb y canlyniadau mesur. Mae hyn yn arbennig o wir ar gyfer deunyddiau batri lithiwm-ion a rheolaeth thermol batri. pwysig.

(3) Oherwydd yr amodau amgylcheddol niferus sy'n gysylltiedig â phrofi dargludedd thermol deunyddiau batri lithiwm-ion, bydd llawer o wahanol ddulliau ac offer profi dargludedd thermol yn cymryd rhan. Fodd bynnag, mewn cymwysiadau peirianneg gwirioneddol, rydym yn dal i obeithio gwneud y gorau o ddulliau profi a datblygu technolegau profi newydd, er mwyn defnyddio cyn lleied o ddulliau ac offer profi â phosibl i ddiwallu anghenion profi dargludedd thermol amrywiol ddeunyddiau batri lithiwm-ion.

(4) Gan fod deunyddiau batri lithiwm-ion hefyd yn cynnwys paramedrau perfformiad thermol a pharamedrau nodweddu eraill, megis cynhwysedd gwres penodol a rhediad thermol, mae hyn yn ei gwneud yn ofynnol i ddulliau ac offerynnau profi dargludedd thermol gael eu hintegreiddio ag offerynnau profi paramedr perfformiad thermol eraill, fel bod y mae gan offerynnau profi Ymarferoldeb lluosog, gellir profi paramedrau lluosog ar un offeryn profi.

O ystyried y problemau a'r heriau presennol uchod, bydd yr erthygl hon yn gyntaf yn darparu adolygiad beirniadol o dechnoleg profi dargludedd thermol deunyddiau batri lithiwm-ion yn ystod y blynyddoedd diwethaf, ac yna, yn seiliedig ar y dadansoddiad a'r ymchwil, yn cynnig dull ymarferol, sef yn fwy addas ar gyfer mesur dargludedd thermol batris a deunyddiau lithiwm-ion.

O ran lefelau deunydd batri lithiwm-ion, y prif ddeunyddiau dan sylw yw electrodau, electrolytau, gwahanyddion, staciau gwahanydd electrod a rheolaeth thermol dargludedd thermol uchel cyfnod newid deunyddiau cyfansawdd.

Ar lefel y deunydd, mae dargludedd thermol a mesuriadau gwrthiant thermol cyswllt electrodau, electrolytau, gwahanyddion, a staciau electrod wedi'u hadrodd.

Fel y dangosir yn Ffigur {{0}}, mae dargludedd thermol y sampl catod yn y cyfeiriad trwch wedi'i fesur gan ddefnyddio'r dull mesurydd llif gwres gwarchodedig (ASTM E1530). Mae'r catod yn cynnwys ffracsiynau cyfaint cyfartal o electrolyt polymer a deunyddiau gweithredol ac asetylen. Wedi'i wneud o gymysgedd du. Ar ôl ei fesur, mae dargludedd thermol y deunydd cyfansawdd yn newid yn yr ystod o 0.2 ~ 0.5 W / mK rhwng 25 ~ 150 gradd. Oherwydd bod y deunydd catod yn rhy denau, mae haenau lluosog o ddeunyddiau catod yn cael eu pentyrru i ffurfio sampl mesuradwy gyda thrwch o 1 i 2 mm. Mae diamedr y sampl yn 25.4 mm, ac mae'r pwysedd prawf yn 10 psi i leihau'r ymwrthedd thermol cyswllt a achosir gan bentyrru haenau lluosog.

Ffigur 2-1 Diagram sgematig o brawf dargludedd thermol gan ddefnyddio dull mesurydd llif gwres gwarchodedig

Fel y dangosir yn Ffigur 2-2, dangosir strwythur y ddyfais mesur dargludedd thermol i gyfeiriad trwch y deunydd electrod batri lithiwm-ion [2].

Ffigur 2-2 Dargludedd thermol i gyfeiriad trwch deunyddiau batri lithiwm-ion

Mae'r ddyfais yn mabwysiadu'r dull plât gwresogi tenau cyflwr cyson. Yr ardal ddeunydd un haen yw 431mm2 a'r trwch yw 0.42mm. Mae'r sampl a brofwyd ar ffurf arosodiad aml-haen. Defnyddiwyd y dull fflach hefyd i fesur cyfernod trylediad thermol deunyddiau haen denau o fatris lithiwm-ion aml-haen, a mesurwyd y cyfernodau trylediad thermol i wahanol gyfeiriadau trwy wahanol gyfeiriadau samplu'r deunyddiau wedi'u lamineiddio.

Defnyddiwyd technoleg adlewyrchiad thermol parth amser (TDTR) i fesur y dargludedd thermol i gyfeiriad trwch ffilmiau LiCoO2. Mae trwch y sampl tua 500nm, a mesurwyd dylanwad gradd y lithiation ar y dargludedd thermol. Dangosodd mesuriad yn y fan a'r lle o ddargludedd thermol y catod LiCoO2 yn ystod beicio fod y dargludedd thermol wedi lleihau'n wrthdroadwy o 5.4 W/mK i 4.7 W/mK ar ôl dadlithio.

Fel y dangosir yn Ffigur 2-3, defnyddir y dull fflach i bennu dargludedd thermol deunyddiau electrod negyddol (NE) a wneir o graffit synthetig o wahanol feintiau gronynnau [4][14]. Mae maint y sampl tua 15mm mewn diamedr ac mae'r ystod drwch yn 1.1 ~ 9.5mm, perfformiwyd arbrofion ar dymheredd ystafell RT, 150 a 200 gradd.

Ffigur 2-3 Egwyddor mesur dull fflach laser

Yn yr un modd, mesurwyd dargludedd thermol yr electrolyt polymer gan ddefnyddio'r dull mesurydd llif gwres gwarchodedig a ddangosir yn Ffigur {{0}}. Mesurwyd y gwahaniaeth tymheredd yng nghyfeiriad trwch y sampl. Defnyddiwyd y gwahaniaeth tymheredd hwn i gyfrifo cyfanswm y gwrthiant thermol, y gellid tynnu trwch y sampl ohono. dargludedd thermol i'r cyfeiriad. Paratowyd y sampl ffilm electrolyt polymer gan y dechneg sgraper a rhyngosod rhwng platiau uchaf a gwaelod y mesurydd dargludedd thermol, a mesurwyd y gwahaniaeth tymheredd. Dywedir bod y dargludedd thermol yn amrywio rhwng 0.12 ~ 0.22W/mK yn yr ystod o 25 ~ 150 gradd .

Fel y dangosir yn Ffigur {{0}}, mae dargludedd thermol mewn awyren y deunydd gwahanydd wedi'i fesur gan ddefnyddio'r dull gwresogi DC [6]. Cymerwyd sampl gwahanydd o fatri lithiwm-ion 26650 mewn ystafell lân Dosbarth 100. Gosodwyd dwy wifren titaniwm denau â bylchau agos iawn rhyngddynt ar sampl y gwahanydd. Defnyddiwyd un o'r gwifrau fel gwresogydd, a defnyddiwyd y ddwy wifren ar gyfer tymheredd. Mesur, Defnyddir mesur tymheredd dwy linell yn hynod gyflym fel swyddogaeth amser i bennu priodweddau thermol samplau gwahanydd. Y dargludedd thermol mewn awyren ar dymheredd ystafell yw 0.5W / mK, ac nid yw'r gwerthoedd hyn yn newid yn sylweddol pan gânt eu mesur ar 50 gradd.

Ffigur 2-4 Cynhwysedd gwres penodol deunydd diaffram a system dargludedd thermol cyfeiriad mewn awyren

Mae dargludedd thermol i gyfeiriad trwch a chyfeiriad mewn awyren deunyddiau ffilm electrod positif a negyddol a deunyddiau gwahanydd wedi'u mesur gan ddefnyddio gwahanol ddulliau cyflwr cyson, ac mae'r gosodiad arbrofol yn debyg iawn i'r dull mesurydd llif gwres un-dimensiwn a ddefnyddiwyd yn flaenorol . Maint y sampl yw 30mm × 30mm, mae trwch y ffilm un haen yn yr ystod o 24 ~ 106um, ac ystod canlyniad mesur dargludedd thermol yw 0.19 ~ 31W/mK.

Fel y dangosir yn Ffigur 2-5, defnyddiwyd y dull fflach i fesur y cyfernod trylediad thermol i gyfeiriad trwch a chyfeiriad mewn awyren y pentwr gwahanydd electrod sy'n cynnwys anodau aml-haen, gwahanyddion a catodau, a'r gwres penodol mesurwyd cynhwysedd gan ddefnyddio calorimedr sganio gwahaniaethol. O hyn, ceir y dargludedd thermol i gyfeiriad trwch a chyfeiriad mewn awyren y pentwr gwahanydd electrod. Yn ogystal, cafodd y pentwr gwahanydd electrod a dynnwyd o'r batri newydd ei feicio 500 gwaith ar 45 gradd i archwilio effaith beicio tymheredd uchel ar y dargludedd thermol.

Ffigur 2-5 (a) Dull Flash yn profi cyfeiriad trwch ac mewn plân

Yn ogystal â'r adroddiadau uchod ar fesuriadau dargludedd thermol, adroddwyd hefyd bod gwrthiant thermol cyswllt y pentwr gwahanydd electrod yn cael ei fesur ar wahanol bwysau a thymheredd gan ddefnyddio'r dull llif gwres cyson (ASTM D5470) [9] [16]. Fel y dangosir yn Ffigur 2-6, yn ystod y prawf, roedd y pentwr gwahanydd electrod dan brawf wedi'i wasgu rhwng dau floc copr, a mesurwyd cyfanswm ymwrthedd thermol y pentwr. Mae'r pentwr gwahanydd batri yn cynnwys anod copr wedi'i orchuddio â graffit, catod alwminiwm wedi'i orchuddio â lithiwm cobalt ocsid, gwahanydd polyethylen / polypropylen ac electrolyt. Amrediad tymheredd y prawf yw -20~50 gradd a'r pwysedd yw 0 ~ 250psi. Mae'r casgliadau allweddol a dynnwyd o'r profion yn cynnwys: mae gan y pecyn batri gwlyb ymwrthedd thermol cyswllt is o'i gymharu â'r pecyn batri sych ac mae dibyniaeth tymheredd y pentwr gwahanydd electrod ymwrthedd thermol yn wannach. Fodd bynnag, y gwrthiant thermol a fesurir yma yw cyfanswm y gwrthiant thermol, sydd hefyd yn cynnwys ymwrthedd thermol y deunydd ei hun, nid dim ond yr ymwrthedd thermol cyswllt rhwng gwahanol ddeunyddiau'r batri. Mae'r gwrthiant cyswllt thermol rhwng yr electrodau a ddefnyddir a'r gwiail copr wedi'i fesur ac nid yw'n arbennig o berthnasol i weithrediad y gell yn y fan a'r lle.

Ffigur 2-6 Dull llif gwres cyson (ASTM D5470) i ​​fesur trydan

Fel y dangosir yn Ffigur 2-7, mewn gwaith arall, mesurwyd y dargludiad gwres rhyngwyneb rhwng y catod a'r gwahanydd hefyd gan ddefnyddio'r dull llif gwres cyson (ASTM D5470) [10]. Mae'r mesuriadau'n dangos bod priodweddau thermol batris lithiwm-ion yn dibynnu i raddau helaeth ar drosglwyddo gwres ar draws y rhyngwyneb gwahanydd catod yn hytrach na thrwy'r batri ei hun. Mae'r gwrthiant thermol rhyngwyneb hwn yn cyfrif am tua 88% o gyfanswm ymwrthedd thermol y batri.

Ffigur 2-7 Dull llif gwres cyson i fesur ymwrthedd thermol cyswllt deunydd batri

Fel y dangosir yn Ffigur {{0}}, defnyddiwyd y dull ffynhonnell gwres awyren dros dro i fesur deunydd newid cyfnod cymysg y llenwad graphene. Dargludedd thermol y deunydd newid cyfnod paraffin cyn ac ar ôl ychwanegu graphene oedd 0.25W/mK a 0.25W/mK yn y drefn honno. 45W/mK.

Ffigur 2-8 chwiliwr prawf dull ffynhonnell gwres awyren dros dro ac elfen fesur

Ar gyfer deunyddiau ffilm tenau fel deunyddiau batri lithiwm-ion, dull effeithiol iawn arall ar gyfer mesur y dargludedd thermol yw'r dull tonnau tymheredd. Er bod y dull hwn wedi'i gyflwyno ers blynyddoedd lawer, anaml y caiff ei ddefnyddio o hyd, ond bydd yn ddull pwysig ac effeithiol yn y dyfodol.

Fel y gwelir o'r adolygiad uchod, defnyddir y dulliau profi canlynol ar gyfer dargludedd thermol deunyddiau batri:

Dull mesurydd llif gwres gwarchodedig cyflwr sefydlog: ASTM E1530; (2) Dull plât poeth gwarchodedig sefydlog: ASTM C177; (3) Adlewyrchometreg parth amser; (4)Dull fflach: ASTM E1461; (5) Mesurydd llif gwres cyflwr sefydlog Dull: ASTM C518; (6) Dull llif gwres cyson: ASTM D5470; (7)Dull ffynhonnell gwres awyren dros dro: ISO 22007-2; (8) Dull tonnau tymheredd: ISO 22007-3.

Gellir gweld o'r dulliau profi lluosog uchod, yn wahanol i brofion dargludedd thermol deunydd traddodiadol, mae profion dargludedd thermol deunydd batri lithiwm-ion yn dangos y nodweddion arwyddocaol canlynol:

(1) Ffilm denau: Mae deunyddiau batri lithiwm-ion yn y bôn ar ffurf ffilm denau, a'r hyn sydd dan sylw yw technoleg profi dargludedd thermol ffilm tenau nodweddiadol;

(2) Anisotropi: Mae deunyddiau batri lithiwm-ion ffilm denau yn dangos nodweddion anisotropig cymharol amlwg, ac mae'r dargludedd thermol yn dangos gwahaniaethau amlwg yn y cyfeiriad trwch a'r cyfeiriad mewn awyren. Mae prawf dargludedd thermol deunyddiau batri lithiwm-ion mewn gwirionedd yn Problemau gyda phrofi dargludedd thermol deunyddiau ffilm anisotropig;

(3) Llawer o newidynnau prawf: Nodwedd arwyddocaol arall o brawf dargludedd thermol deunyddiau batri lithiwm-ion yw bod yna lawer o newidynnau cyflwr prawf. Yn ogystal â'r profion traddodiadol ar wahanol dymereddau, mae angen cynnwys amodau prawf eraill hefyd, megis llwythi gwahanol. Mae angen hyd yn oed bweru ar amodau megis pwysau, tâl SOC, awyrgylch, dirgryniad, lleithder, ac ati.

Yn ôl nodweddion y profion dargludedd thermol o ddeunyddiau batri lithiwm-ion a grybwyllir uchod, dadansoddir y gwahanol ddulliau profi a grybwyllir uchod i ddarganfod pa ddulliau profi sy'n fwy addas ar gyfer profi deunyddiau batri lithiwm-ion.

Gan edrych ar y dulliau prawf uchod, rydym yn eu rhannu'n ddulliau cyflwr cyson a dulliau dros dro ar gyfer dadansoddi.

Mae dulliau cyflwr sefydlog yn bennaf yn cynnwys: dull mesurydd llif gwres gwarchodedig, dull plât poeth gwarchodedig, dull mesurydd llif gwres a dull llif gwres cyson.

Nodwedd nodedig y dull cyflwr cyson yw, yn seiliedig ar gyfraith trosglwyddo gwres sefydlog Fourier clasurol, fod llif gwres un dimensiwn sefydlog yn cael ei ffurfio yng nghyfeiriad profi'r sampl ffilm deunydd batri i'w brofi, a'r tymheredd cyfatebol. a phennir dwysedd llif gwres trwy fesur y tymheredd a'r dwysedd llif gwres o dan amodau gwahanol. dargludedd thermol a gwrthiant thermol cyswllt.

Fel dull traddodiadol, mae'r dull cyflwr cyson yn ddull profi a ddatblygwyd yn seiliedig ar briodweddau thermol deunyddiau swmp mwy trwchus. Mae'n gywir iawn ac yn aeddfed ar gyfer profi dargludedd thermol o samplau swmp mwy a mwy trwchus, megis diogelu llif gwres. dull mesurydd, dull plât poeth wedi'i warchod, dull mesurydd llif gwres. Er mwyn profi deunyddiau ffilm tenau batri, mae angen arosod haenau lluosog o ddeunyddiau ffilm tenau i wneud samplau i fodloni gofynion cywirdeb mesur y dull cyflwr cyson. Mae'n anochel y bydd y pentyrru aml-haen hwn yn cael effaith ddifrifol ar wrthwynebiad thermol cyswllt.

Yn wyneb cyfyngiadau'r dull cyflwr cyson traddodiadol ar gyfer profi dargludedd thermol deunyddiau ffilm tenau, mae'r dull llif gwres cyson datblygedig yn datrys y broblem brofi yn rhannol. Trwy'r dechnoleg profi tymheredd arwyneb unigryw, gellir mesur dargludedd thermol ffilmiau tenau gyda thrwch o gannoedd o ficronau, sy'n addas iawn ar gyfer profi. Mae staciau batri sy'n cynnwys ffilmiau aml-haen a chyfnod dargludedd thermol uchel yn newid deunyddiau cyfansawdd.

Er bod gwelliannau cyfatebol wedi'u gwneud, unrhyw ymdrech a wneir ar y dull cyflwr cyson yw manteisio ar botensial y dull cyflwr cyson ac ehangu ymhellach derfyn isaf ystod gallu prawf y dull cyflwr cyson. Wedi'r cyfan, mae terfyn isaf y gallu prawf yn dal yn fach iawn. Yn gyfyngedig, mae'n cael ei gyfyngu gan y dull cyflwr cyson ei hun, yn enwedig cywirdeb tymheredd arwyneb a mesur trwch, sy'n gwneud y gofod ehangu hwn yn gyfyngedig iawn a'r effaith yn anodd ei warantu.

Yn fyr, ar gyfer deunyddiau batri lithiwm-ion, y dull cyflwr cyson mwy addas dros dro yw dull llif gwres cyson ASTM D5470, a all fesur dargludedd thermol a gwrthiant thermol. Mae maint y sampl yn gymedrol ac yn addas ar gyfer llwytho amodau terfyn amrywiol.

Mae dulliau dros dro yn bennaf yn cynnwys adlewyrchiad parth amser, dull fflach a dull ffynhonnell gwres awyren dros dro.

Yn groes i'r dull cyflwr cyson, mae'r dull dros dro yn ddull profi yn seiliedig ar ymateb deinamig y deunydd sampl i gyffro thermol. Po deneuaf yw'r sampl sy'n cael ei brofi, y cyflymaf yw'r ymateb i gyffro thermol. Felly, craidd y dull dros dro yw canfod y newid mewn meintiau ffisegol dros amser. Y cwestiwn o gyflymder newid. Ar yr un pryd, yn ystod ymateb cyflym y sampl wedi'i fesur i gyffro thermol, mae dylanwad yr amgylchedd cyfagos ac amodau ffin eraill yn fach iawn. Y peth pwysicaf yw, gyda datblygiad technoleg, nad yw amser ymateb deinamig samplau swmp (yn enwedig deunyddiau ffilm tenau) i gyffro thermol bellach o fewn cwmpas mesur cyflym yn wyneb y dechnoleg canfod electronig gyfredol. Defnyddir gwahanol dechnolegau electronig cyfredol. Mae moddau ar gael yn rhwydd ar gyfer mesur ymatebion cyffro thermol yn gyflym ac yn gywir. O safbwynt arall, ar gyfer profi perfformiad thermol deunyddiau, gall y dull dros dro gyflawni mesuriad cywir trwy ddefnyddio offerynnau ac offer electronig gydag ystodau amlder ymateb cyfatebol ar gyfer gwahanol ystodau trwch (amseroedd ymateb) y samplau a brofwyd. Ar hyn o bryd, offerynnau ac offer electronig Mae'r galluoedd profi ymhell y tu hwnt i'r gofynion ar gyfer profi perfformiad thermol o ddeunyddiau ffilm tenau. Dyma fantais fwyaf y dull dros dro ei hun, a dyma hefyd y prif reswm pam mae'r rhan fwyaf o offerynnau profi perfformiad thermol ar gyfer deunyddiau ffilm tenau ar y farchnad yn defnyddio'r dull dros dro ar hyn o bryd.

Yn fyr, mae'r dull dros dro fel dull mesur di-gyswllt yn addas iawn ar gyfer deunyddiau ffilm trwchus ac yn addas ar gyfer mesur samplau tenau iawn. Fodd bynnag, ar gyfer deunyddiau ffilm dwysedd is megis deunyddiau batri lithiwm-ion, bydd llawer o broblemau profi yn dod ar eu traws, megis mandylledd. Mae angen triniaeth arwyneb ar samplau deunydd ffilm tenau ar gyfer mesur dargludedd thermol, ond mae triniaeth arwyneb yn aml yn achosi treiddiad ac yn newid priodweddau thermol y sampl ffilm. Yn ogystal, diffyg amlwg arall yn y dull dros dro yw ei bod yn anodd llwytho amodau ffin cyfatebol amrywiol ar y sampl wedi'i fesur ar gyfer mesur dargludedd thermol, megis pwysau a thrydan. Eithriad yw'r gyfraith tonnau tymheredd yn y dull dros dro, a gyflwynir yn yr adran nesaf.

O'r dadansoddiad uchod o ddulliau profi dargludedd thermol deunyddiau batri, gellir gweld na all y dulliau presennol ddatrys y problemau a wynebir gan brofion dargludedd thermol deunyddiau batri lithiwm-ion a grybwyllir ar ddechrau'r erthygl hon, a phrofion newydd. mae angen ymchwilio a datblygu dulliau. Mynd i'r afael â heriau technegol cyfatebol.

Trwy ein hymchwil, credwn y bydd cyfuno'r dull cyflwr cyson uchod a'r dull dros dro yn ddull technegol effeithiol. Y ffurf gyfuniad penodol yw'r dull tonnau tymheredd dros dro gwell.

Defnyddir y dull prawf tonnau tymheredd a bennir yn ISO 22007-3 yn bennaf i bennu cyfernod trylediad thermol ffilmiau a thaflenni plastig yn y cyfeiriad trwch cyfan. Mae'r dull tonnau tymheredd yn ddull ar gyfer mesur y cyfernod trylediad thermol i gyfeiriad trwch samplau tenau a gwastad trwy fesur symudiad cam y don tymheredd rhwng arwynebau blaen a chefn y sampl. Gan ddefnyddio gwrthyddion a wasgerir neu y cysylltwyd â hwy ar ddau arwyneb y sampl, mae un yn gweithredu fel gwresogydd i gynhyrchu tonnau tymheredd trwy wresogi AC Joule a'r llall yn gweithredu fel thermomedr i ganfod y tonnau tymheredd. Rhoddir y diagram sgematig o'r ddyfais mesur dull tonnau tymheredd yn ISO 22007-3, fel y dangosir yn Ffigur 5-1.

Ffigur 5-1 Sgematig o'r ddyfais mesur trylededd thermol gan ddefnyddio'r dull tonnau tymheredd

Fel y gwelir o'r disgrifiad uchod, mae'r ddyfais mesur dull tonnau tymheredd yn cynnwys microheater a synhwyrydd tymheredd sy'n wynebu ei gilydd, gyda'r sampl wedi'i osod rhyngddynt. Mae signal pŵer trydanol sinwsoidal gwan yn cael ei gyflenwi i'r gwresogydd, gan gynhyrchu ton tymheredd ar wyneb y sampl. Mae'r synhwyrydd tymheredd yn synhwyrydd gwrthiannol hynod sensitif sy'n defnyddio rhag-fwyhadur i chwyddo signalau gwan cyn iddynt fynd i mewn i fwyhadur cloi i mewn. Mae'r signal tymheredd a arsylwyd yn gymysgedd o'r ton tymheredd excitation a signal tymheredd cefndir, megis tymheredd yr amgylchedd. Mewn mesuriadau AC, un fantais o ymhelaethu cloi i mewn yw ei allu i echdynnu a dadansoddi newidiadau mewn un elfen amledd penodedig yn unig yn y signal, gan wrthbwyso effeithiau newidiadau tymheredd ystafell (prif ffynhonnell gwall) a chydrannau sŵn i gyflawni uchel-. mesuriadau sensitifrwydd. Trwy gyfyngu ar osgled tonnau tymheredd cymhwyso gwirioneddol i 1 gradd neu lai, gellir atal darfudiad ac ymbelydredd yn effeithiol a sicrhau ychydig o ddifrod i'r sampl. At hynny, mae defnyddio meintiau synhwyrydd hynod fach yn caniatáu i'r trylededd thermol gael ei nodi mewn ardaloedd sampl llai.

Yn fyr, bydd gan y dull tonnau tymheredd gwell y nodweddion amlycaf canlynol:

(1) O ran clampio sampl, rheoli trwch a mesur, mae'r dull tonnau tymheredd yn y bôn yr un fath â'r dull cyflwr cyson. Gellir cymhwyso pwysau penodol ac amodau profi eraill i'r sampl yn ystod y broses fesur. Ar yr un pryd, mae gan y dull tonnau tymheredd hefyd fanteision y dull dros dro di-gyswllt, gan drosi mesuriadau tymheredd a llif gwres yn fesuriadau amlder a chyfnod manwl uchel, gan leihau gwallau a chyflawni mesuriadau sensitif iawn.

(2) Er bod y dull prawf tonnau tymheredd a bennir yn ISO 22007-3 yn cael ei ddefnyddio i fesur y cyfernod trylediad thermol i gyfeiriad trwch y deunydd ffilm, gellir defnyddio'r dull hwn hefyd i fesur y cyfernod trylediad thermol yn y mewn- cyfeiriad awyren y ffilm, a'r prawf wedi'i drawsnewid Y dull yw dull tonnau thermol cyfnodol clasurol Angstrom.

(3) Gellir gweld o'r egwyddor mesur tonnau tymheredd a ddangosir yn Ffigur 5-1, cyn belled â bod y ffurf wresogi AC yn cael ei reoli i ffurf DC, mae'r dull tonnau tymheredd yn dod yn ddull mesurydd llif gwres traddodiadol a gellir ei ddefnyddio ar gyfer mesur sampl plât. Hynny yw, gellir mesur cyfernod trylediad thermol a dargludedd thermol batris lithiwm-ion mewn bagiau a dalennau o wahanol feintiau.

(4) Y nodwedd bwysicach yw bod gan y dull tonnau tymheredd gwell strwythur cryno a gellir ei integreiddio â dulliau profi perfformiad thermol eraill. Bydd yr agwedd hon yn cael ei chyflwyno mewn adroddiadau dilynol.

Cyfnewidydd Gwres Plât Ar gyfer SOFC/SOEC

Inconel601 Thermowell