تحليل CATL الفوسفات شحن بطارية الليثيوم تسبب التوهين أداء تخزين درجة حرارة عالية

2022/04/08

المؤلف : Iflowpower -مزود محطة الطاقة المحمولة

تستخدم Catlcatl بطارية أيون فوسفات الحديد الليثيوم التجارية الخاصة بها لاستكشاف أسباب فقدان سعة التخزين في مساحة كهربائية ، 60 درجة مئوية. آلية توهين سعة البطارية من نظام مستوى البطارية والقطب عن طريق التوصيف الفيزيائي وتقييم الأداء الكهروكيميائي. أنا.

تجارب عملية تجريبية باستخدام إنتاج CATL لبطارية أيون فوسفات مربعة بقوة 86 أمبير. البطارية عبارة عن مادة قطب موجبة في LifePO4 ، والجرافيت مادة قطب سالبة ، تستخدم فاصل البولي إيثيلين والإلكتروليت LiPF6. حدد 20 بطارية قريبة من نفس الدفعة والأداء الكهربائي لتخزينها ، واختبر الأداء الكهربائي للبطارية.

يتم تخزين بطارية 100٪ SOC 60 ° C في مكبس بين 2.50 إلى 3.65 فولت ، وتفريغ 0.

تكبير 5C - دورة الشحن. ثم يتم تخزين البطارية القابلة لإعادة الشحن بالكامل عند 60 درجة مئوية. هذا متكرر ، تسجيل عملية توهين قدرة البطارية.

أثناء كل اختبار للقدرة ، يتم اختبار المقاومة الداخلية للتيار المستمر (DCR) للبطارية 5C / 30S. خذ البطارية خلال أوقات تخزين مختلفة وفي حالة فارغة تمامًا ، مفككة في صندوق قفازات غاز AR. استخدم المجهر الإلكتروني الماسح للانبعاثات الميدانية لمراقبة التشكل القطبي ، واستخدم محلل سطح محدد لاختبار مساحة السطح المحددة.

في صندوق القفازات ، يتم ختم قطعة القطب بشريط شفاف ، ويتم تحليل مادة القطب باستخدام مقياس حيود الأشعة السينية. القطعة القطبية بعد تفكك البطارية هي القطب العامل ، ورقة الليثيوم هي القطب الكهربائي المضاد ، ومجهزة في بطارية مشبك CR2032 ، والخصائص الكهروكيميائية لليين واللوحة السفلية. طيف المعاوقة الكهروكيميائية لبطارية الإبزيم مع محطة عمل كهروكيميائية.

تحليل المحتوى الأولي لصفيحة القطب باستخدام مطياف انبعاث البلازما للاقتران الاستقرائي. ثانياً ، النتائج التي تمت مناقشتها 1. تحليل أداء البطارية الشكل 1 هو توهين سعة البطارية وأداء الشحن والتفريغ.

مع تمديد وقت التخزين ، تتضاءل سعة البطارية تدريجيًا. عندما يصل وقت التخزين إلى 575d ، يكون توهين سعة البطارية 85.8٪ من السعة الأولية.

يتم شحن البطارية وتفريغ شحنها عند 0.02 درجة مئوية ، ويحتوي منحنى الجهد المتوسط ​​للبطارية على أيونات الليثيوم المدمجة من تعدد المنصات التي يسببها الجرافيت ، مما يشير إلى أنه تم توفير تكبير 0.02c لهيكل الجرافيت في هيكل الجرافيت أثناء العملية من أيون الليثيوم.

انه كاف. ، القضاء بشكل فعال على آثار الاستقطاب على الدورات. الشكل 1 تتم مقارنة توهين سعة البطارية وأداء الشحن والتفريغ بـ 0.

5 التكبير ، يتم تقليل نسبة الشحن والتفريغ إلى 0.02c ، والتي يمكن أن تزيد فقط من معدل الاحتفاظ بالسعة لتخزين بطاريات 181 و 575d إلى 0.8٪ و 1.

4٪. لذلك ، فإن ضعف سعة البطارية الناتج عن التخزين طويل المدى في درجة حرارة عالية هو توهين لا رجعة فيه للقدرة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم عرض أن سعة المقاومة الداخلية للتيار المستمر للبطارية تزداد وليست مهمة ، مما يدل أيضًا على أن الاستقطاب الداخلي للبطارية ليس سببًا مهمًا للتوهين الذي لا رجعة فيه لسعة بطارية تخزين التقويم.

2. تحليل آلية إضعاف قدرة البطارية لتحليل مصدر سعة البطارية ، يتم شحن البطارية إلى 100٪ SOC أو تفريغها إلى 100٪ DOD بعد تكبير 1C. تحليل القطب المفكك لفحص آثار التخزين في درجة حرارة عالية على التركيب والتكوين الأولي والخصائص الكهروكيميائية لليين والمواد الفعالة السفلية.

ينزلق تحليل الغمر لمختلف شرائح الكاثود للبطارية ذات درجات الحرارة العالية في خريطة DOD XRD بنسبة 100٪. بالمقارنة مع طيف XRD القياسي لـ LifePO4 و FEPO4 ، تتوافق جميع قمم الانعراج للشريحة القطبية ، ولا توجد مرحلة متنوعة. الشكل 2 طيف XRD لكاثود البطارية لأوقات تخزين مختلفة تعمل الخصائص الكهروكيميائية لورقة الإلكترود الخلفية ذات درجة الحرارة العالية على تقليل أوقات التخزين المختلفة عند 100 ٪ SOC ، حيث يتم استخدام القطب كقطب كهربائي يعمل البطارية والشحن والتفريغ باستخدام 0.

1C التكبير. تكون نسبة التفريغ الأولى للمادة النشطة للكاثود لبطاريات وقت التخزين المختلفة أعلى من 155 مللي أمبير / جرام ، والسعة المحددة للمادة الفعالة الكاثود بدون بطارية التخزين قريبة من تخزين هيكل LIFEPO4 دون تلف واضح. تمت إضافة شحنة الجهد المستمر لبطارية الإبزيم في الشكل 3 (ج) قليلاً ، لكن الكمية الإجمالية للشحن لا تزال قريبة من السعة المحددة للمادة الفعالة الكاثود بدون بطارية التخزين.

يتم زيادة استقطاب كاثود البطارية بعد 575D ، لكن سعة تخزين الليثيوم لمواد الكاثود لا تتأثر ، وقد يرتبط ترسب منتج تحلل الإلكتروليت في الإجراء المخزن. الشكل 3 عبارة عن بطارية بإبزيم يتم فيها تجميع منحنى الشحن والتفريغ لبطارية مشبك بواسطة قطب كهربائي داخلي للبطارية غير المحلولة من 181 و 575 د ، على التوالي ، مع 335.

6 و 327.1 مللي أمبير / جرام ، على التوالي. يتم عكس اتجاه بطارية مشبك أنود البطارية المخزنة لتكون 0.

8٪ و 3.0٪ ، مما يشير إلى أن درجة حرارة التخزين العالية لجرافيت الليثيوم صغيرة جدًا أيضًا. من أجل منظور سلامة البطارية ، عادةً ما يتجاوز إجمالي كمية الأنود في البطارية بأكملها 10٪ من إجمالي السعة الكلية للكاثود ، لذلك لا يؤثر التوهين غير القابل للعكس في قدرة القطب الموجب الناجم عن التخزين في درجة حرارة عالية على سعة البطارية بأكملها.

التخزين 181 و 575 د الأنود هو السعة الأولى لنسبة الشحن للكمية التي لا يمكن إيقافها 90.4٪ و 84.5٪ من نسبة الشحن الأولى للأنود ، على التوالي ، ومعدل الاحتفاظ بالقدرة للبطارية الفعلية قريب.

لذلك ، فإن السبب المهم لتوهين سعة البطارية هو فقدان أيونات الليثيوم النشطة في جميع البطاريات. باختصار ، لن يؤثر التخزين في درجات الحرارة المرتفعة بشكل كبير على إزالة التداخل لأقطاب LIFEPO4 والجرافيت. 100٪ DOD بطارية تخزين ذات درجة حرارة عالية إن الكاثود في الجرس هو الوجود ، والسبب في كمية أيون الليثيوم القادر على استقبال القطب الموجب ليس تغييرًا كبيرًا في القدرة على تغيير مادة القطب النشط بشكل دقيق ، ولكن بسبب البطارية في البطارية.

يصبح عدد الأيونات أقل. يتم استهلاك أيون الليثيوم النشط في البطارية بواسطة واجهة القطب / المنحل بالكهرباء لواجهة القطب / الإلكتروليت ، ويساعد السبب الجذري لفقدان أيون الليثيوم النشط على تعميق الوعي بآلية فقدان سعة التخزين. التحليل الميكروبيولوجي القطبي لجسيمات LifePO4 في الكاثود في الكاثود ، يبلغ حجم الجسيمات حوالي 200 نانومتر ؛ بعد تخزين 181D ، لا يتغير حجم الفراغ بين جسيمات LIFEPO4 بشكل ملحوظ ؛ بعد تخزين 575D ، تقل الفجوة بين الجزيئات بشكل كبير.

في أنود الجرافيت ، مع زيادة وقت التخزين ، تتغير أيضًا كمية المنتج التفاعلي الجانبي [الشكل. 4 (د) ، (هـ) ، (و)]. يتم ترسيب المنتج شبه التفاعلي في الإجراء المخزن بدرجة حرارة عالية في القطب ، ويتم تغيير شكل القطب.

من أجل توصيف تأثير التفاعل الفرعي لفقدان أيون الليثيوم النشط المذكور أعلاه ، يتم تحليل محتوى Li في عنصر الين والذكر لدراسة السبب الجذري لفقدان أيون الليثيوم النشط. الشكل 4 جدول مورفولوجيا عمود البطارية 1 هو نتيجة اختبار ICP-OES لأنود 100٪ من بطارية SOC. التغيير في محتوى Li في الكاثود ليس واضحًا.

يتم أيضًا الحفاظ على محتوى LI للأنود عند نفس المستوى ، وبالتالي فإن المقدار الإجمالي لشدة الين والقطب الأكبر LI في بطاريات وقت التخزين المختلفة لم يتغير بشكل كبير. الجدول 1 بطاريات مختلفة زمن التخزين (100٪ SOC) محتوى عنصر قطبي نظرًا لأن ورقة كاثود بطارية 100٪ SOC تحتوي على نسبة منخفضة جدًا ، فإن فقدان أيون الليثيوم النشط مهم لإيداعه في الأنود. في التخزين بدرجة حرارة عالية بنسبة 100٪ SOC ، يكون الأنود في حالة يكون فيها البوتاسيوم في حالة تكون فيها الإمكانات منخفضة جدًا ، ويتفاعل المنحل بالكهرباء بسهولة على سطحه ، ويتم استهلاك أيونات الليثيوم ، والليثيوم- تحتوي على منتجات تفاعلية جانبية.

من أجل تحديد تكوين سطح الليثيوم القابل للذوبان للأنود ، يتم معايرة تفكيك بطارية DOD بنسبة 100٪ ، وتظهر النتائج في الجدول 2. الجدول 2100٪ بطارية DOD يشكل الليثيوم القابل للذوبان الأنود سطح الأنود في كربونات مورفولوجيا ، والتي تزداد مع تمديد وقت التخزين (انظر الجدول 2) ، مما يشير إلى أن عملية تخزين البطارية تنتج عددًا كبيرًا من مكونات ملح الليثيوم غير العضوي. يعد الملح غير العضوي منتجًا مهمًا لتفاعل اختزال المذيبات ، والذي ينتج عن كمية كبيرة من تحلل الإلكتروليت أثناء تخزين البطارية.

ديناميات تفاعل القطب الكهربائي التحليل الطيفي للعادم الكهروكيميائي (انظر الشكل 5) ، على الرغم من أن الكاثود RCT يزداد مع ارتفاع درجة حرارة وقت التخزين [الشكل. 5 (a)] ، لكن الكاثود RCT أصغر ، والمقاومة الداخلية للبطارية صغيرة أيضًا. الأنود EIS [الشكل.

5 (ب)] RSEi غير واضح مع وقت التخزين ، لكن RCT يطول مع وقت التخزين. بسبب ترسب منتج التفاعل الفرعي للكهرباء أثناء التخزين بدرجة حرارة عالية ، تقل مساحة سطح نسبة الأنود مع وقت التخزين ، ومساحة سطح الأنود المحددة للبطارية 0 و 181 و 575d هي 3.42 ، 2.

97 و 1.84 سم 2 / جم. تقلل مساحة سطح نسبة الأنود من نشاط التفاعل الكهروكيميائي الذي يحدث على سطح الأنود ، مما يؤدي إلى زيادة مقاومة نقل الشحنة RCT على سطح الأنود / المنحل بالكهرباء.

تم وصف الشكل 5 في طيف المعاوقة الكهروكيميائية لبطارية المشبك. أثناء عملية التخزين ذات درجة الحرارة المرتفعة ، يكون أنود حالة الليثيوم في حالة احتمالية منخفضة ، ويستهلك تفاعل اختزال الإلكتروليت أيونات الليثيوم النشطة ، وينتج أخيرًا ملح الليثيوم غير العضوي ؛ إضافة درجة حرارة عالية التحليل الكهربائي معدل تفاعل تخفيض السائل ، مما يتيح كمية كبيرة من أيون الليثيوم (الشكل 6).

علاوة على ذلك ، رواسب المنتج التفاعلي من جانب الأنود ، يتم زيادة سماكة فيلم SEI ، مما يؤدي إلى تدهور الأداء الحركي للإلكترود. الشكل 6 ، يتم عرض آلة تخفيف سعة التخزين. 3.

تم تحسين أداء تخزين درجة الحرارة المرتفعة للبطارية بسبب فقد السعة في عملية تخزين درجة حرارة البطارية المرتفعة.فقد أيون الليثيوم المهم الناتج عن التفاعلات الجانبية من سطح الأنود ، نظرًا لأن إضافة إضافات التثبيت الحراري لفيلم SEI (ASR) يمكن أن تعزز استقرار درجة الحرارة المرتفعة للبطارية فيلم SEI ، يقلل من التفاعل الجانبي لسطح الأنود ، ويقلل من فقدان أيون الليثيوم النشط. الشكل 7 تضيف منحنيات تخزين بطارية الإلكتروليت المختلفة والبنية التحتية الحرارية لغشاء SEI 1٪ ASR بشكل فعال إلى تحسين عمر تخزين درجات الحرارة المرتفعة للبطارية. بعد إضافة 1٪ ASR ، زادت نسبة الاحتفاظ بالسعة 575D من 85.

8٪ إلى 87.5٪ [الشكل 7 (أ)]. معدل دلفنة DCR أقل بكثير من معدل الإلكتروليت الأساسي ، كما انخفض محتوى المركب المحتوي على الليثيوم القابل للذوبان في الأنود (الجدول 3).

يتم إجراء تحليل DSC على أنود بطارية 100٪ SOC [الأشكال. 7 (ب)] ، ذروة امتصاص الحرارة أقل من 100 درجة مئوية للمذيب المتبقي. الجدول 3 قبل بطارية الليثيوم القابلة للذوبان في الأنود 100٪ DOD ، يضاف الليثيوم القابل للذوبان في الأنود ، ويبدأ الأنود 90 درجة مئوية في طرد الحرارة ، والذي يتحلل لسطح الأنود SEI ؛ بعد إضافة ASR ، تزداد درجة حرارة التحلل إلى 101 درجة مئوية.

بعد إضافة ASR ، تم تحسين الاستقرار الحراري لـ SEI بشكل كبير ، ويمكن تقليل فقد أيون الليثيوم النشط بشكل فعال ، ويمكن تحسين عمر تخزين البطارية. ثالثًا ، يحلل الاستنتاج النهائي الخواص الكهروكيميائية والفيزياء القطبية والخصائص الكهروكيميائية لتخزين درجة حرارة عالية لبطارية أيون الفوسفات التجارية ، ووجد أن فقد سعة البطارية في التخزين بدرجة حرارة عالية مهم من إلكتروليت تقليل القطب الموجب في الجهد المنخفض. ، مما يؤدي إلى فقدان أيون الليثيوم النشط.

يتم ترسيب المنتج شبه التفاعلي لإلكتروليت اختزال الأنود في الأنود ، ويعيق المكون غير العضوي في الرواسب انتشار أيون الليثيوم ، بحيث تنخفض حركية تفاعل الأنود. عن طريق إضافة الثبات الحراري لغشاء SEI في المنحل بالكهرباء لتحسين الاستقرار الحراري لفيلم SEI بشكل فعال ، وتقليل تفاعل الاختزال للكهارل ، وتقليل استهلاك أيون الليثيوم النشط ، وتحسين عمر التخزين بدرجة حرارة عالية.

اتصل بنا
فقط أخبرنا بمتطلباتك، يمكننا أن نفعل أكثر مما تتخيل.
إرسال استفسارك
Chat with Us

إرسال استفسارك

اختر لغة مختلفة
English
العربية
Deutsch
Español
français
italiano
日本語
한국어
Português
русский
简体中文
繁體中文
Afrikaans
አማርኛ
Azərbaycan
Беларуская
български
বাংলা
Bosanski
Català
Sugbuanon
Corsu
čeština
Cymraeg
dansk
Ελληνικά
Esperanto
Eesti
Euskara
فارسی
Suomi
Frysk
Gaeilgenah
Gàidhlig
Galego
ગુજરાતી
Hausa
Ōlelo Hawaiʻi
हिन्दी
Hmong
Hrvatski
Kreyòl ayisyen
Magyar
հայերեն
bahasa Indonesia
Igbo
Íslenska
עִברִית
Basa Jawa
ქართველი
Қазақ Тілі
ខ្មែរ
ಕನ್ನಡ
Kurdî (Kurmancî)
Кыргызча
Latin
Lëtzebuergesch
ລາວ
lietuvių
latviešu valoda‎
Malagasy
Maori
Македонски
മലയാളം
Монгол
मराठी
Bahasa Melayu
Maltese
ဗမာ
नेपाली
Nederlands
norsk
Chicheŵa
ਪੰਜਾਬੀ
Polski
پښتو
Română
سنڌي
සිංහල
Slovenčina
Slovenščina
Faasamoa
Shona
Af Soomaali
Shqip
Српски
Sesotho
Sundanese
svenska
Kiswahili
தமிழ்
తెలుగు
Точики
ภาษาไทย
Pilipino
Türkçe
Українська
اردو
O'zbek
Tiếng Việt
Xhosa
יידיש
èdè Yorùbá
Zulu
اللغة الحالية:العربية