Institut für Angewandte Materialien - Angewandte Werkstoffphysik (IAM-AWP)

Ausstattung

Das von Dr. Ziebert geleitete IAM-AWP-Kalorimeterzentrum wurde 2011 gegründet und betreibt Europas größtes Batteriekalorimeterlabor. Es bietet

  • 3D-Calvet-Kalorimeter
  • 6 Accelerating Rate Calorimeter (ARCs)  
  • Gloveboxen für die Montage und Demontage von Zellen
  • 11 Temperaturkammern für verschiedene Temperaturbereiche und Zellgrößen
  • Thermokamera 
  • Zyklierer mit mehreren hundert Kanälen
  • Gaschromatographie-Massenspektrometrie-Systeme

3D-Calvet-Kalorimeter

Die Kalorimeter C80 und MS80 (Setaram Instrumentation) sind mit hochpräzisen 3D-Calvet-Sensoren ausgestattet, die mit höchster Empfindlichkeit und Messgenauigkeit thermisch-enthalpische Ereignisse registrieren. Proben- und Referenzzellen sind hierzu vollständig von Thermoelement-Säulen umgeben. Auf diese Weise können für Elektrolyt- und Aktivmaterialien die Wärmekapazitäten sowie die Reaktionstemperaturen und -enthalpien bei Temperaturerhöhung ermittelt werden. Des Weiteren lässt sich damit die Wärmeerzeugung von Knopfzellen und zylindrischen Zellen bis zum Format 21700 beim Be- und Entladen sehr exakt messen.

Accelerating Rate Calorimeter

Je nach Form und Größe der ausgewählten Zellen bzw. Batteriepacks kommen verschiedene Systeme zum Einsatz. Das ES-ARC kann für einzelne kleinere Zellen (Knopfzellen und 18650-Zellen) eingesetzt werden, das EV-ARC ist für die Untersuchung größerer Lithium-Ionen-Zellen (zylindrische und flache Geometrie) sowie Batteriepacks geeignet. Im Deckel, am Boden und an den Seitenwänden der Kalorimeterkammer, in die die Zelle eingesetzt wird, befinden sich Heizer und Thermoelemente, um isoperibole oder quasiadiabatische Umgebungsbedingungen einzustellen. Isoperibole Messungen spiegeln idealen Bedingungen einer Zelle ohne jegliche Behinderung der Wärmeabgabe an die Umgebung wider. Der quasiadiabatische Betriebsmodus simuliert eine Zelle in einem Zellverbund. Hier verhindern die dichtgepackten Nachbarzellen die Wärmeabgabe an die Umgebung, oder reduzieren diese zumindest stark.