Pag-analisar sa CATL phosphate nga nag-charge sa lithium nga baterya nga taas nga temperatura sa pagtipig sa performance attenuation hinungdan

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Portable Power Station supplementum

Gigamit sa Catlcatl ang komersyal nga lithium iron phosphate ion nga baterya aron masusi ang mga hinungdan sa pagkawala sa kapasidad sa pagtipig sa usa ka wanang sa kuryente, 60 ° C. Ang mekanismo sa pagkunhod sa kapasidad sa baterya gikan sa sistema sa lebel sa baterya ug poste pinaagi sa pisikal nga kinaiya ug electrochemical performance evaluation. I.

Mga eksperimento sa proseso sa eksperimento gamit ang paghimo sa CATL nga square phosphate ion nga baterya nga adunay 86AH. Ang baterya usa ka positibo nga materyal sa electrode sa LifePO4, ang graphite usa ka negatibo nga materyal sa electrode, gamit ang usa ka polyethylene separator ug usa ka LiPF6 electrolyte. Pagpili og 20 ka baterya nga duol sa parehas nga batch ug electrical performance aron tipigan, sulayan ang electrical performance sa baterya.

Ang 100% nga SOC nga baterya nga 60 ° C gitipigan sa usa ka press tali sa 2.50 hangtod 3.65V, usa ka discharge nga 0.

5C nga pagpadako - siklo sa pag-charge. Unya ang bug-os nga rechargeable nga baterya gitipigan sa 60 ° C. Ang ingon nga gisubli, pagrekord sa kapasidad sa proseso sa attenuation sa baterya.

Atol sa matag pagsulay sa kapasidad, ang DC internal nga pagsukol (DCR) sa baterya 5C / 30S gisulayan. Dad-a ang baterya sa lain-laing mga oras sa pagtipig ug sa usa ka hingpit nga na-discharged nga kahimtang, gidisassemble sa usa ka AR gas glove box. Gamita ang field emission scanning electron microscope sa pag-obserbar sa polar morphology, paggamit ug espisipikong surface analyzer aron sulayan ang espesipikong surface area.

Sa kahon sa gwantis, ang piraso sa elektrod gitakpan sa usa ka transparent nga teyp, ug ang materyal nga elektrod gisusi gamit ang X-ray diffractometer. Ang polar nga piraso pagkahuman sa pagkatunaw sa baterya mao ang working electrode, ang lithium sheet mao ang counter electrode, ug gisangkapan sa usa ka CR2032 buckle battery, ug ang electrochemical properties sa yin ug ubos nga plato. Electrochemical impedance spectrum sa buckle nga baterya nga adunay electrochemical workstation.

Pag-analisar sa elemento nga sulod sa electrode sheet gamit ang inductive coupling plasma emission spectrometer. Ikaduha, ang mga resulta nga gihisgutan 1. Battery performance analysis Figure 1 mao ang battery capacity attenuation ug charge ug discharge performance.

Uban sa pagpalawig sa oras sa pagtipig, ang kapasidad sa baterya anam-anam nga madunot. Kung ang oras sa pagtipig moabot sa 575d, ang pagkunhod sa kapasidad sa baterya mao ang 85.8% sa inisyal nga kapasidad.

Ang baterya gi-charge ug gi-discharge sa 0.02 C, ug ang medium curve sa boltahe sa baterya naglangkob sa mga lithium ions nga na-embed gikan sa pluralidad sa mga plataporma nga gipahinabo sa graphite, nga nagpakita nga ang 0.02c magnification gihatag sa graphite structure sa graphite structure sa panahon sa proseso sa lithium ion.

Kini igo na. , Epektibo nga pagwagtang sa mga epekto sa polarization sa mga siklo. Figure 1 Ang kapasidad sa baterya attenuation ug pag-charge ug pagdiskarga sa performance gitandi sa 0.

5, ang bayad ug discharge ratio gikunhoran ngadto sa 0.02c, nga mahimo lamang sa pagdugang sa kapasidad retention ratio sa storage 181 ug 575d baterya ngadto sa 0.8% ug 1.

4%. Busa, ang kapasidad sa baterya attenuation nga gipahinabo sa dugay nga pagtipig sa taas nga temperatura usa ka dili mabag-o nga kapasidad sa attenuation. Dugang pa, gipakita nga ang amplitude sa DC internal nga pagsukol sa baterya nagdugang ug dili hinungdanon, nga nagpakita usab nga ang internal nga polariseysyon sa baterya dili hinungdanon nga hinungdan sa pagtipig sa kalendaryo nga kapasidad sa baterya nga dili mabag-o nga attenuation.

2. Battery Capacity Attenuation Mechanism Analysis Aron ma-analisa ang tinubdan sa kapasidad sa baterya, ang baterya gi-charge sa 100% SOC o gi-discharge sa 100% DOD human sa 1C nga pagpadako. Pag-analisar sa gibungkag nga poste aron masusi ang mga epekto sa taas nga pagtipig sa temperatura sa istruktura, elemento nga komposisyon ug electrochemical kabtangan sa yin ug ubos nga aktibo nga materyal.

Ang pag-analisa sa pagpaunlod sa lainlaing taas nga temperatura nga oras sa pagtipig sa baterya cathode slide sa 100% DOD XRD nga mapa. Kung itandi sa XRD standard spectrum sa LifePO4 ug FEPO4, ang tanang diffraction peak sa polar slide katumbas, walay lain-laing hugna. Figure 2 XRD spectrum sa battery cathode sa lain-laing mga panahon sa pagtipig Taas nga temperatura sa panumduman sa likod nga electrode sheet electrochemical kabtangan makapakunhod sa lain-laing mga panahon sa pagtipig sa 100% SOC, diin ang electrode gigamit ingon nga ang nagtrabaho electrode Battery, charge ug discharge pagsulay uban sa 0.

1C pagpadako. Ang una nga discharge ratio sa cathode active substance sa lain-laing storage time nga mga baterya mas taas kay sa 155 mAh / g, ug ang piho nga kapasidad sa cathode active substance nga walay storage battery duol sa pagtipig sa LIFEPO4 structure nga walay klaro nga kadaot. Ang kanunay nga boltahe nga bayad sa buckle nga baterya sa Figure 3 (c) gamay nga gidugang, apan ang kinatibuk-ang kantidad sa pag-charge duol gihapon sa piho nga kapasidad sa cathode nga aktibo nga substansiya nga wala ang storage battery.

Ang polarization sa cathode sa baterya pagkahuman sa 575D nadugangan, apan ang kapasidad sa pagtipig sa lithium sa materyal nga cathode wala maapektuhan, ug ang pagkadunot sa produkto sa electrolyte sa gitipigan nga pamaagi mahimong adunay kalabotan. Fig. Ang 3 usa ka buckle battery diin ang charge ug discharge curve sa usa ka buckle battery gitigom sa usa ka indoor electrode sa usa ka unsolved battery gikan sa 181 ug 575d, matag usa, nga adunay 335.

6 ug 327.1 mAh / g, matag usa, matag usa. Ang buckle nga baterya sa gitipigan nga anode sa baterya gi-inveract nga 0.

8% ug 3.0%, nga nagpakita nga ang taas nga temperatura nga pagtipig sa lithium graphite gamay ra usab. Alang sa panglantaw sa kaluwasan sa baterya, ang kinatibuk-ang gidaghanon sa anode sa tibuok nga baterya kasagaran molapas sa 10% sa kinatibuk-ang total nga kapasidad sa cathode, mao nga ang anode nga dili mabalik nga kapasidad nga attenuation tungod sa taas nga temperatura nga pagtipig dili makaapekto sa kapasidad sa tibuok nga baterya.

Pagtipig 181 ug 575D Ang anode mao ang una nga kapasidad sa ratio sa bayad sa dili mapugngan nga kantidad nga 90.4% ug 84.5% sa una nga ratio sa bayad sa anode, matag usa, ug ang rate sa pagpadayon sa kapasidad sa aktwal nga baterya hapit na.

Busa, ang hinungdan nga hinungdan sa pagkunhod sa kapasidad sa baterya mao ang pagkawala sa aktibo nga mga lithium ion sa tanan nga mga baterya. Sa katingbanan, ang taas nga pagtipig sa temperatura dili kaayo makaapekto sa deintercalation sa LIFEPO4 ug graphite electrodes. 100% DOD taas nga temperatura storage battery Ang cathode sa usa ka pell mao ang presensya, ang hinungdan sa gidaghanon sa lithium ion nga makahimo sa pagdawat sa anode dili usa ka mahinungdanon nga pagbag-o sa abilidad sa delatically pagbag-o sa aktibo nga electrode materyal, apan tungod sa baterya sa baterya.

Ang gidaghanon sa mga ion mahimong mas gamay. Ang aktibo nga lithium ion sa baterya gigamit sa electrode / electrolyte interface sa electrode / electrolyte interface, ug ang hinungdan nga hinungdan sa pagkawala sa aktibo nga lithium ion makatabang sa pagpalalom sa kahibalo sa mekanismo sa pagkawala sa kapasidad sa pagtipig. Polar micropatological pagtuki sa LifePO4 partikulo sa cathode sa cathode, ang tipik gidak-on mao ang mahitungod sa 200 nm; pagkahuman sa pagtipig sa 181D, ang haw-ang nga gidak-on tali sa LIFEPO4 nga mga partikulo dili kaayo mabag-o; human sa 575D storage, ang gintang tali sa mga partikulo mao ang kamahinungdanon pagkunhod.

Sa graphite anode, samtang ang oras sa pagtipig misaka, ang gidaghanon sa side reactive nga produkto usab nausab [Fig. 4 (d), (e), (f)]. Ang sub-reaktibo nga produkto sa taas nga temperatura nga gitipigan nga pamaagi gibutang sa poste, ug ang morpolohiya sa poste nausab.

Aron mailhan ang impluwensya sa sub-reaksyon sa nahisgutan nga aktibo nga pagkawala sa lithium ion, ang sulud sa Li sa yin ug lalaki nga elemento dugang nga gisusi aron tun-an ang hinungdan sa pagkawala sa aktibo nga lithium ion. Figure 4 Battery pole morphology table 1 maoy resulta sa pagsulay sa ICP-OES sa 100% SOC battery yin anode. Ang pagbag-o sa li content sa cathode dili klaro.

Ang LI nga sulod sa anode gipadayon usab sa parehas nga lebel, mao nga ang kinatibuk-ang kantidad sa intensity sa yin ug tigulang nga poste LI sa lainlaing mga baterya sa oras sa pagtipig wala mausab. Talaan 1 Nagkalainlain nga oras sa pagtipig nga mga baterya (100% SOC) polar nga elemento nga sulud Tungod kay ang 100% SOC nga baterya nga cathode sheet adunay ubos kaayo, ang pagkawala sa aktibo nga lithium ion hinungdanon nga ideposito sa anode. Sa 100% SOC taas nga temperatura nga pagtipig, ang anode anaa sa usa ka estado diin ang potium anaa sa usa ka estado diin ang potensyal ubos kaayo, ug ang electrolyte dali nga reaksyon sa ibabaw niini, ug ang mga lithium ions nahurot, ug ang lithium-containing side reactive nga mga produkto.

Aron mahibal-an ang komposisyon sa matunaw nga lithium nga nawong sa anode, ang pagbungkag sa 100% DOD nga baterya gi-titrate, ug ang mga resulta gipakita sa Table 2. Table 2100% DOD nga baterya Ang anode nga matunaw nga lithium naglangkob sa anode nga nawong sa usa ka carbonate morphology, nga gidugangan samtang ang oras sa pagtipig gipalugway (tan-awa ang Talaan 2), nga nagpakita nga ang proseso sa pagtipig sa baterya nagpatunghag daghang mga dili organikong sangkap sa asin sa lithium. Ang dili organikong asin usa ka hinungdanon nga produkto sa reaksyon sa pagkunhod sa solvent, nga gipahinabo sa daghang pagkadunot sa electrolyte sa panahon sa pagtipig sa baterya.

Electrode Reaction Dynamics Electrochemical Exhaust Spectroscopy (tan-awa ang Figure 5), bisan kung ang cathode RCT nagdugang sa taas nga oras sa pagtipig sa temperatura [Fig. 5 (a)], apan ang cathode RCT mas gamay, ang internal nga pagsukol sa baterya gamay usab. Anode EIS [Fig.

5 (b)] Ang RSEi dili klaro sa oras sa pagtipig, apan ang RCT gilugwayan sa oras sa pagtipig. Tungod sa pagdeposito sa produkto nga sub-reaksyon sa electrolyte sa panahon sa pagtipig sa taas nga temperatura, ang sulud sa sulud sa anode nga ratio mikunhod sa oras sa pagtipig, ug ang espesipikong lugar sa sulud sa anode nga 0, 181 ug 575d nga baterya mao ang 3.42, 2.

97 ug 1.84cm2/g. Ang anode ratio surface area nagpamenos sa electrochemical reaction activity nga mahitabo sa ibabaw sa anode, nga miresulta sa pagtaas sa charge transfer resistance RCT sa ibabaw sa anode / electrolyte.

Fig. 5 gihulagway sa electrochemical impedance spectrum sa buckle battery. Atol sa taas nga proseso sa pagtipig sa temperatura, ang anode sa estado sa lithium naa sa usa ka ubos nga potensyal nga kahimtang, ug ang reaksyon sa pagkunhod sa electrolyte naggamit sa mga aktibo nga lithium ions, ug sa katapusan nagpatunghag usa ka dili organikong asin sa lithium; taas nga temperatura gidugang electrolysis Liquid reduction rate sa reaksyon, makapahimo sa usa ka dako nga kantidad sa lithium ion (Figure 6).

Dugang pa, ang anode nga bahin nga reaktibo nga mga deposito sa produkto, ang SEI nga pelikula gipadako, nga miresulta sa pagkadaot sa electrode kinetic performance. Figure 6, ang storage capacity attenuation machine gipakita. 3.

Ang performance sa pagtipig sa taas nga temperatura sa baterya Miuswag tungod sa pagkawala sa kapasidad sa proseso sa pagtipig sa taas nga temperatura sa baterya importante nga pagkawala sa lithium ion tungod sa mga reaksyon sa kilid gikan sa nawong sa anode, Tungod kay ang pagdugang sa SEI film nga thermally stabilizing additives (ASR) makapauswag sa taas nga temperatura nga kalig-on sa SEI film, pagpakunhod sa side reactivity sa nawong sa anode, pagpakunhod sa aktibo nga pagkawala sa lithium ion. Figure 7 Ang lain-laing electrolyte battery storage curves ug SEI membrane thermostability infrastructure makadugang sa 1% ASR nga epektibong makapauswag sa taas nga temperatura sa pagtipig sa kinabuhi sa baterya. Human sa pagdugang sa 1% ASR, ang 575D capacity retention ratio misaka gikan sa 85.

8% ngadto sa 87.5% [Figure 7 (a)]. Ang DCR Rolling Rate mas ubos kay sa base electrolyte, ug ang sulod sa anode soluble lithium-containing compound mikunhod usab (Table 3).

Ang pagtuki sa DSC gihimo sa 100% SOC battery anode [Fig. 7 (b)], kainit pagsuyup peak ubos sa 100 ° C alang sa nahabilin solvent. Talaan 3 Sa wala pa ang anode soluble lithium 100% DOD nga baterya, ang anode soluble lithium idugang, ug ang anode 90 ° C magsugod sa exotherm, nga nabuak alang sa anode surface SEI; pagkahuman sa pagdugang sa ASR, ang temperatura sa pagkadunot gipataas sa 101 ° C.

Human sa pagdugang sa ASR, ang thermal kalig-on sa SEI mao ang kamahinungdanon milambo, ug ang aktibo nga lithium ion pagkawala mahimong epektibo nga pagkunhod, ug ang battery storage kinabuhi mahimong milambo. Ikatulo, ang katapusang konklusyon nag-analisar sa electrochemical properties, polar physics ug electrochemical properties sa commercialized phosphate ion battery taas nga temperatura storage, ug nakit-an nga ang pagkawala sa kapasidad sa baterya sa taas nga temperatura storage importante gikan sa anode reduction electrolyte sa ubos nga potensyal. , Nagresulta sa pagkawala sa aktibo nga lithium ion.

Ang sub-reactive nga produkto sa anode reduction electrolyte gideposito sa usa ka anode, ug ang inorganic nga sangkap sa deposito nagpugong sa pagsabwag sa lithium ion, aron ang anode reaction kinetics mikunhod. Pinaagi sa pagdugang sa SEI membrane thermostability sa electrolyte aron epektibong mapalambo ang thermal stability sa SEI film, pagpakunhod sa pagkunhod sa reaksyon sa electrolyte, pagpakunhod sa aktibo nga lithium ion consumption, ug pagpalambo sa taas nga temperatura sa pagtipig sa kinabuhi.