Hvad varme kan fortælle os om batterikemi:Brug af Peltier-effekten til at studere lithium-ion-celler

Batterier er væsentlige komponenter i mange moderne elektroniske enheder, og deres ydeevne er afgørende for den overordnede funktion af disse enheder. Evnen til at forstå og forudsige batteriernes adfærd er derfor af stor betydning. En måde at studere batterier på er at bruge Peltier-effekten, som er generering af varme eller kulde, når en elektrisk strøm løber gennem et kryds mellem to forskellige materialer.

Når en strøm påføres et batteri, forbindes de positive og negative elektroder, og elektroner strømmer fra den negative elektrode til den positive elektrode. Denne strøm af elektroner skaber en temperaturforskel mellem de to elektroder, hvor den positive elektrode bliver varmere end den negative elektrode. Mængden af ​​genereret varme er proportional med strømmen, der løber gennem batteriet.

Ved at måle temperaturforskellen mellem elektroderne kan vi lære om de interne processer, der foregår i batteriet. For eksempel, hvis temperaturforskellen er stor, indikerer det, at der er en høj modstand mod strømmen af ​​elektroner, hvilket kan skyldes en opbygning af fast elektrolytinterfase (SEI) på overfladen af ​​elektroderne. SEI er et lag af materiale, der dannes på overfladen af ​​elektroderne under op- og afladningsprocessen, og det kan øge modstanden mod strømmen af ​​elektroner.

En anden måde at bruge Peltier-effekten til at studere batterier er at måle den varme, der genereres under op- og afladning. Mængden af ​​varme, der genereres under opladning, er forskellig fra mængden af ​​varme, der genereres under afladning, og denne forskel kan bruges til at beregne batteriets effektivitet. Effektiviteten af ​​et batteri er forholdet mellem energioutput under afladning og energitilførsel under opladning.

Peltier-effekten kan også bruges til at studere effekten af ​​temperatur på batteriets ydeevne. Ved at variere temperaturen på batteriet kan vi se, hvordan batteriets kapacitet og effekt ændres. Disse oplysninger kan bruges til at designe batterier, der er bedre egnede til specifikke applikationer.

Som konklusion er Peltier-effekten et nyttigt værktøj til at studere de interne processer, der finder sted i lithium-ion-celler. Ved at måle temperaturforskellen mellem elektroderne, den varme, der genereres under op- og afladning, og temperaturens indvirkning på batteriets ydeevne, kan vi lære en hel del om, hvordan batterier fungerer. Disse oplysninger kan derefter bruges til at designe og forbedre batterier til en række forskellige applikationer.