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    Das Adiabatische Kalorimeter EV+-ARC® von Thermal Hazard Technology: Komplettansicht geschlossen mit getrennter Elektronik und geöffneter Sicherheitskammer mit dem darin befindlichen EV+-ARC®-Kalorimeter mit geöffnetem Kalorimeterdeckel (oben)
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    Das Adiabatische Kalorimeter EV+-ARC® von Thermal Hazard Technology: Detailansicht der Sicherheitskammer geschlossen mit dem davor stehenden EV+-ARC® - Kalorimetermodul
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    Das Adiabatische Kalorimeter EV+-ARC® von Thermal Hazard Technology: Detailansicht des EV+-ARC® - Kalorimetermoduls, Ansicht der Anschlussterminals für die elektrischen Zuleitungen und des Entnahmeports (verschlossen) für die Reaktionsgasentnahme
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    Das Adiabatische Kalorimeter EV+-ARC® von Thermal Hazard Technology: Innenansicht des EV+-ARC® - Kalorimetermoduls mit geöffnetem Deckel im Profil
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    Das Adiabatische Kalorimeter EV+-ARC® von Thermal Hazard Technology: Innenansicht des EV+-ARC® - Kalorimetermoduls mit geöffnetem Deckel von oben
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    Das Adiabatische Kalorimeter EV+-ARC® von Thermal Hazard Technology: Datenplot der Temperatur sowie der Strom- / Spannungswerte über die Zeit während eines Überladungstests an einer Batteriezelle
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    Das Adiabatische Kalorimeter EV+-ARC® von Thermal Hazard Technology: Datenplot der Temperatur über die Zeit während eines mechanischen „Nail Penetration“-Tests an einer Batteriezelle (Modell 18650)
Das Adiabatische Kalorimeter EV+-ARC® von Thermal Hazard Technology
Der Standard für Zerstörungs- und Performancetests an großformatigen Batterien und Zellpacks
Lithium-Batterien zur Speicherung von elektrischer Energie bergen ein gewisses Risikopotential in sich. Im großen Probenraum des Batteriekalorimeter EV+-ARC® von tht können auch komplette Lithium-Batterien bis hin zu großen prismatischen Formaten bzw. Batteriepacks getestet und hinsichtlich ihres Sicherheitsrisikos bewertet werden.
  • Leistungsfähige Speichermedien für Strom sind sowohl für den Ausbau erneuerbarer Energien als auch für Elektrofahrzeuge entscheidend. Mobile Energiespeicher bilden die Grundlage für zukunftsweisende Antriebssysteme bei Fahrzeugen mit Hybridantrieb, bei vollständig elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, aber auch für die Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Technologie. Dafür erforderlich ist eine Steigerung der Energie- und Leistungsdichte der Energiespeicher um den Faktor 5 bis 10. Um bei dieser hohen Energie- und Leistungsdichte Explosionen bei Batterien oder Batteriepacks durch Überladen bzw. durch einen Unfall auszuschließen, ist eine Erforschung und Entwicklung neuer Technologien auf der Basis neuer Material-, Fertigungs- und Systemintegrations-Konzepte nötig. Dies betrifft die einzelnen Batteriekomponenten bis hin zur fertigen Batterielösung.

    Bei der Verwendung von Lithium-Batterien zur Speicherung von elektrischer Energie werden in allen Bereichen, angefangen bei der Entwicklung, über die Verwendung, das Laden und Entladen bis hin zur Lagerung der Energiespeicher Sicherheitsfragen aufgeworfen und es kann, in Abhängigkeit von den äußeren Umständen, ein gewisses Sicherheitsrisiko beim Umgang bestehen. Daher ist es wichtig, sowohl den Einfluss der Temperatur auf Lithium-Batterien von außen, als auch den Einfluss der eigenen Wärmeentwicklung, die von ihrem Gebrauch bzw. Missbrauch resultiert, zu untersuchen. Mit dem adiabatischen Kalorimeter EV+-ARC® – Accelerating Rate Calorimeter von Thermal Hazard Technology können aufgrund der Größe des Probenraums von 40 cm Durchmesser und 44 cm Tiefe komplette Lithium-Batterien bis hin zu großen prismatischen Formaten bzw. Batteriepacks getestet und hinsichtlich ihres Sicherheitsrisikos bewertet werden. Es werden dabei wesentliche thermische Daten ermittelt für die Bereiche Batterieentwicklung, Batteriesicherheit, Batterieleistung, Effizienz und Lebensdauer.

    Das adiabatische Kalorimeter EV+-ARC® von Thermal Hazard Technology ist seit mehreren Jahren der Standard für Sicherheitsuntersuchungen an großformatigen Batterien und Zellpacks. Aufgrund seiner enormen Robustheit und Druckdichtigkeit bis 1,5 bar lassen sich auch an großen Zellen thermische („Heat Wait Seek“-Test), mechanische (z.B. Nail-Penetration) und elektrische (Kurzschluss) Zerstörungstests durchführen.

    Für die Untersuchung unterschiedlicher Lithium-Batterie-Formate stehen jeweils offene oder geschlossene Probenbehälter zur Verfügung, auch mit integrierter Druckmessung. Das Besondere am EV+-ARC®-Kalorimeter sind jedoch die bereits integrierten Features, zusätzlich zu den üblichen Standards:

    • Inertisierung / Evakuierung / Gasspülung (Kühlen): die Möglichkeit zu spülen, um in Schutzgas oder unter Vakuum zu arbeiten sowie Gas zum Kühlen einzubringen oder das Auffangen von Reaktionsgasen zu realisieren mit jeweils druckdichten Anschlüssen

    • Batterie-Anschlussleitung (Strom und Spannung): 100kW Kupferleitung durch das Kalorimetergehäuse für die Stromzuführungen, isoliert und thermisch geschützt (um den Wärmeverlust während des Betriebs zu minimieren), druckdichte Anschlüsse, zwei zusätzliche druckdichte Anschlüsse für die Spannungsmessung (kleinere isolierte Kabel)

    • Gas-Entnahmeöffnung: ein 50mm druckdichter Port als Auslass zu einem FEP-Gasauffangbehältnis bzw. nach Kundenwunsch modifizierte Gas-Sammelstationen für Einmalentnahme oder für eine kontinuierliche Gasanalytik

    • Videoüberwachung und Monitoring: druckdichte Glasfenster im Kalorimeter inklusive Videokamera und Datenverbindung zum PC für die Datenübermittlung

    • Elektromagnetisch gedichteter Kalorimeterdeckel: druckfeste Abdichtung des gesamten Kalorimeters bis 1,5 bar mit sicherer Druckentlastung

    Für die Untersuchung kleinerer Batteriezellen, Zellpacks oder anderer Hochleistungselektronik (z.B. Superkondensatoren) kommt dann das kleinere Kalorimetermodul evARC® [Link zu evARC] zum Einsatz, sollen z.B. nur einzelne Batteriekomponenten oder kleine Batteriemodelle (z.B. Knopfzellen, AA, 4/5A, 18650 oder 26650) untersucht werden, so kann dies mit dem esARC® -Kalorimeter [Link zu esARC] durchgeführt werden. Für ausschließliche Performancetests an Batterien, Zellpacks oder anderer Hochleistungselektronik kommt das BPC-Battery Performance Calorimeter [Link zu BPC] mit jeweils noch größeren Probenräumen zum Einsatz. Alle drei Module können auch mit dem EV+-ARC® Kalorimetersystem kombiniert werden.

    Die Sicherheit für das Bedienungspersonal steht beim EV+-ARC® im Vordergrund. Der Anwender ist durch eine Reihe von Sicherheitssystemen geschützt, die vollkommen unabhängig von der Gerätesteuerung sind, z.B. durch eine standardmäßig installierte, leistungsfähige automatische Absaugvorrichtung. Diese Sicherheitssysteme stellen den Schutz des Bedieners selbst bei Ausfall der Primärsteuerung sicher. Das rechnergesteuerte ARC® zeichnet sich durch eine leicht verständliche und einfach anzuwendende grafische und Windows® – basierte Benutzeroberfläche aus.

  • Kalorimeter-Design: Aluminium, 3-Zonen-Heizer, 6 Thermoelemente
    Größe Probenraum: zylindrisch, 40 cm Durchmesser, 44 cm Tiefe
    Temperaturbereich: RT bis 300°C (-50 bis 300°C mit der Kryo-Option)
    Sensitivität: 0,02 K/min
    Exotherme Trackingrate: 15°C/min
    Temperaturauflösung: 0,01°C, Genauigkeit 0,02°C
    Druckbereich: 0 bis 50 bar, Genauigkeit 0,5 %
    Messmodi: Adiabatisch, Isotherm
  • • Kryo-Option (Temperaturbereich -50 bis 300°C) für Messungen beginnend unterhalb von RT

    • Gas Collection Kit (manuelle oder automatische Probenahme zu definierten Zeiten – auch während der Reaktion – direkt aus dem Reaktionsgefäß – SSS- und SSU-Option) zur späteren Gasanalytik

    • Eingebauter Zyklisierer bis zu 400 Volt und 100 Ampere – KSU-Option

    • Nail Penetration & Crush Option gemäß US ABC & Freedom Car, SAND-2005 – 3123 und SAE J2464 in unterschiedlichen Ausführungen (pneumatisch über Druckluft oder motorgetrieben mit kontrollierter Geschwindigkeit und unterschiedlichen Vortriebskräften

    • Multipoint-Option mit 8, 16 oder 24 separaten Thermoelementen für die Bestimmung der Temperaturverteilung über die Batterieoberfläche – MPO-Option

    • Bestimmung der Spezifischen Wärmekapazität von Batterien – CPU-Option