Célula de ensayo de batería de tres electrodos: monitorización de la fuerza

Esta célula de ensayo de baterías está diseñada para realizar mediciones electroquímicas reproducibles de materiales para baterías y supercondensadores sometidos a una elevada fuerza de compresión. Permite comprimir la pila de electrodos con fuerzas de hasta 2 kN y monitorizar la fuerza in situ. La célula se maneja de forma totalmente manual; no se necesita ningún equipo externo, como una prensa hidráulica. Además, no se necesita ninguna unidad adicional de registro de datos para las mediciones de fuerza in situ: el sensor de carga se puede conectar directamente al ordenador mediante un cable USB. Se incluye software gratuito de registro de datos y calibración. La célula se puede montar en modo estático (compresión fija) o dinámico (compresión flexible) mediante el uso de resortes de disco extraíbles.

La célula consta de dos elementos principales: (i) la base de la célula con sensor de fuerza y husillo integrados; y (ii) el cartucho de electrodos, donde se encuentran el ánodo, el cátodo y el electrodo de referencia. Ofrecemos diversos cartuchos de electrodos (con diferentes funcionalidades, tamaños de electrodos, etc.), que son intercambiables entre nuestras bases de células de ensayo de baterías. El cartucho de electrodos (por defecto) y los émbolos están diseñados para electrodos planos con un diámetro de 18 mm y un espesor total de la pila de 2,5 mm. El diámetro del separador deberá ser al menos 2 mm mayor que el diámetro del electrodo (máx. 22 mm). El anillo de bloqueo fija el separador en el cartucho de electrodos, lo que permite una inserción fácil y segura de los electrodos, al tiempo que garantiza una alineación precisa. Los émbolos de los electrodos superior e inferior están disponibles en diversos materiales: acero inoxidable 316L (por defecto), cobre, aluminio, níquel, etc. El electrodo de referencia de tipo pasador se instala desde el lateral del cartucho de electrodos. Gracias al orificio de bordes afilados situado en el extremo del pasador, el electrodo de referencia (Li/Na/K, etc.) puede perforarse fácilmente a partir de la lámina metálica e introducirse directamente en la célula. El soporte magnético facilita el montaje rápido del cartucho en la base de la célula. Para mediciones de dos electrodos, el orificio de paso del electrodo de referencia puede cerrarse con el punzón del electrodo de referencia.

Los elementos de la celda están fabricados con materiales inertes respecto a la muestra (acero inoxidable y PEEK). Se adapta perfectamente a los requisitos de los electrolitos acuosos (juntas tóricas de FKM o EPDM) y de disolventes orgánicos (juntas tóricas de FFKM). Los pines chapados en oro garantizan un buen contacto eléctrico. La estructura es hermética y se puede montar sin esfuerzo en la caja de guantes, lo que reduce al mínimo los posibles errores humanos.

Nota de aplicación: Esta célula puede utilizarse para todas las mediciones habituales de baterías, como los ciclos galvanostáticos, la voltamperometría cíclica o la espectroscopia de impedancia electroquímica. Permite estudiar tanto electrolitos líquidos como de estado sólido. En particular, resulta adecuada para mediciones en baterías de estado sólido, ya que estas suelen requerir elevadas fuerzas de compresión. Con el tamaño de electrodo predeterminado (18 mm), la fuerza máxima de 2 kN equivale a una presión de 8 MPa, suficiente para la mayoría de las aplicaciones prácticas. La monitorización in situ de la fuerza también resulta extremadamente útil en el estudio de materiales que experimentan una gran expansión o contracción volumétrica durante los ciclos, como el silicio o la deposición de metal de litio (sistema sin ánodo). Además, se pueden investigar las propiedades y el rendimiento de los materiales de supercondensadores. Se pueden examinar diversos materiales, incluidos los electrodos típicos de iones de litio (grafito, NMC, LTO, etc.) y otras composiciones químicas —sodio, magnesio, potasio, etc.—. También se puede aplicar para medir la conductividad iónica de separadores y electrolitos. El manual de instalación de los resortes de disco se puede consultar aquí. 

Manual de vídeo de funcionamiento

Especificaciones: diámetro recomendado del electrodo: 18 mm (otras opciones: 12 mm, 15 mm, 16 mm)
; diámetro mínimo recomendado del separador: diámetro del electrodo + 2 mm (máx. 22 mm)
; espesor máximo del sándwich del electrodo: 2,5 mm
; fuerza máxima aplicada: 2 kN
; rango de fuerza de los resortes de disco: 140 N – 190 N (cada uno)
; deflexión máxima de los resortes de disco: 0,45 mm (cada uno)
; temperatura de funcionamiento: -40 °C – 70 °C

Especificaciones del sensor de fuerza:
no linealidad: 0,29 % de F.R.O. o mejor;
histéresis: 0,25 % de F.R.O. o mejor
; equilibrio del cero: 0,5 % de F.R.O. o mejor
; características de sobrecarga: 125 % de sobrecarga segura, 150 % de sobrecarga
máxima; temperatura de almacenamiento:  de -40 a +70 °C
; temperatura de funcionamiento: de -20 a +70 °C
; temperatura compensada: de +20 a +70 °C
; conexiones eléctricas: cable apantallado integrado con módulo USB (2 m)
; sensibilidad térmica: 0,005 % de F.R.O./°C o mejor

Datos
Intrastat: Código HS: 90309000
. País de origen: Suecia
. Peso neto: 400 g

El producto incluye
: 1 base
de célula, 1 conjunto
de husillo, 1 unidad
de sensor de fuerza, 1 cartucho
de tres electrodos, 1 punzón
para el electrodo de referencia, 1 émbolo superior (acero inoxidable)
, 1 émbolo inferior (acero inoxidable)
, 1 anillo
de bloqueo separador, 1 pistón
chapado en oro, 10 muelles
de disco, 2 contactos
de pasador chapados en oro, 1 juego de anillos O,
1 juego de 3 adaptadores de cable de conector
banana de 1 mm a 4 mm, 1 herramienta
de extracción del émbolo del electrodo, 1 software
de registro de datos y 1 (bajo pedido) collarín para mediciones con electrolito blando de estado sólido (sustituye al anillo de bloqueo del separador)

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