Laboratoře a vybavení B&ESS-ČVUT

Naše laboratoře jsou vybaveny pro práci s komerčními články a bateriovými moduly, stejně jako pro výzkum a vývoj na úrovni materiálů.

Vybavení pro testování a diagnostiku baterií

Laboratoř je vybavena moderními zařízeními pro testování a charakterizaci bateriových článků a modulů, která umožňují provádět širokou škálu experimentů v řízených podmínkách. Denní součástí aplikačního výzkumu baterií je ověřování parametrů uvedených v technických listech a jejich komplexní charakterizace v různých provozních režimech. Testování slouží nejen k porovnání specifikací s reálným chováním článků, ale také jako vstupní data pro tvorbu modelů. Zkoušky umožňují detailně sledovat degradační procesy a studovat životnost baterií v závislosti na různých faktorech. Využívány jsou přitom bateriové testery, které umožňují přesné řízení nabíjecích a vybíjecích profilů, a klimatické komory, které zajišťují kontrolované prostředí z hlediska teploty.

     

Bateriové testery

Testování článků:

  • 16 kanálů (5 V/50 mA) – pro testování velmi malých a experimentálních článků, například mincových.
  • 48 kanálů (5 V/12 A) – pro testování malých článků, často užitých ve spotřební elektronice, aerospace a jiných rozličných aplikací. Typicky sem patří cylindrické 18650 a 21700 články.
  • 8 kanálů (5 V/100 A) – pro testování velkých článků, typicky určených pro stacionární úložiště či automobilové aplikace.

Testování modulů:

  • 4 kanály (60 V/20 A) – pro testování menších modulů.
  • 4 kanály (60 V/200 A) – pro testování velkých modulů.

Specializované měřící přístroje:

  • Měřící přístroj EIS – Inspectrum.C 105 RT-EIS – přístroj pro měření elektrochemické impedanční spektroskopie.

Klimatické komory

Stálá a řízená teplota prostředí je základem pro kvalitní a opakovatelné testy, k tomu využíváme komory v různých velikostech. Disponujeme:

  • 2x 55 l Memmert, 0–70 °C.
  • 1x 260 l Memmert, 0–70 °C.
  • 1x 260 l Memmert, -12–60 °C.
  • 1x 750 l Memmert , 0–70 °C.
  • 1x 600 l Weiss, -70–180 °C.
  • 8x CellPod, -20–70 °C.

Vybavení pro charakterizaci materiálů baterií

Pokročilá materiálová analýza je základním kamenem pro výzkum a inovace v oblasti bateriových technologií. Umožňuje nám detailně zkoumat morfologii, strukturu a chemické složení klíčových komponent, jako jsou elektrody, separátory nebo aktivní materiály. Získaná data jsou zásadní nejen pro vývoj nových, účinnějších a bezpečnějších baterií, ale také pro optimalizaci procesů recyklace a znovuzískávání cenných surovin z již použitých článků, například z tzv. černé hmoty.

Mikroskopie

  • Skenovací elektronový mikroskop (SEM) Thermo Scientific Phenom ProX, který slouží k zobrazení povrchu materiálů ve vysokém rozlišení a k analýze jejich prvkového složení.
  • Konfokální mikroskop Keyence VK-X1000, který je využíván pro bezkontaktní 3D měření a detailní analýzu tvaru a drsnosti povrchu zkoumaných materiálů.
  • Zoom stereomikroskop Olympus SZX7, který slouží k pozorování vzorků ve 3D při menším zvětšení, což je ideální pro úvodní vizuální kontrolu a přípravu vzorků před detailnější analýzou.

Termické analýzy

  • TA Instruments TMA Q400 neboli přístroj pro termomechanickou analýzu, která měří rozměrové změny materiálů (roztažnost či smrštění) v závislosti na teplotě. Tato analýza je klíčová pro hodnocení stability separátorů a elektrod při tepelném zatížení.
  • Setsys Evolution TG-DTA/DSC představuje systém pro komplexní termickou analýzu. Kombinuje TG – termogravimetrii (sledování hmotnostních změn materiálu při zahřívání) a DTA/DSC – diferenční termickou analýzu / diferenční skenovací kalorimetrii (měření tepelných toků spojených s fázovými přechody nebo chemickými reakcemi). Tato metoda je zásadní pro studium tepelné stability a degradace materiálů.

Chemické analýzy a spektrometrie

  • Plynový chromatograf s hmotnostním spektrometrem (GC-MS) Thermo Fisher Scientific Trace 1310 GC ISQ 7000, který umožňuje separaci a identifikaci těkavých a polotěkavých organických látek. V bateriovém výzkumu se využívá například pro analýzu složení a degradace elektrolytů, detekci plynů uvolňujících se během stárnutí či selhání článků nebo analýzu odpadní vody z elektrochemického vybíjení článků.
  • Digitální multimetr WTW Multi 3630 IDS SET G je přístroj pro elektrochemickou analýzu roztoků. Umožňuje měření klíčových parametrů, jako je pH, vodivost a koncentrace rozpuštěného kyslíku. Je nezbytný pro charakterizaci vlastností kapalných elektrolytů či pro kontrolu procesů elektrochemického vybíjení baterií nebo hydrometalurgické recyklace baterií.