Analýza CATL fosfátového nabíjení lithiové baterie způsobuje útlum při vysoké teplotě skladování

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Leverancier van draagbare energiecentrales

Catlcatl používá svou komerční lithium-železo fosfátovou iontovou baterii k prozkoumání důvodů ztráty skladovací kapacity v elektrickém prostoru, 60 °C. Mechanismus útlumu kapacity baterie z baterie a pólového systému pomocí fyzikální charakterizace a elektrochemického hodnocení výkonu. I.

Experimentální procesní experimenty využívající CATL výrobu čtvercové fosfátové iontové baterie s 86AH. Baterie je materiál kladné elektrody v LifePO4, grafit je materiál záporné elektrody s použitím polyethylenového separátoru a elektrolytu LiPF6. Vyberte 20 baterií v blízkosti stejné šarže a elektrického výkonu k uložení, otestujte elektrický výkon baterie.

100% SOC baterie 60°C je uložena v lisu mezi 2,50 až 3,65V, vybití 0.

5C zvětšení - nabíjecí cyklus. Poté je plně dobíjecí baterie uložena při teplotě 60 °C. Takové opakované, zaznamenávající proces útlumu kapacity baterie.

Během každého testu kapacity je testován DC vnitřní odpor (DCR) baterie 5C / 30S. Proveďte různou dobu skladování a zcela vybitou baterii, rozloženou v AR plynové rukavicové schránce. K pozorování polární morfologie použijte rastrovací elektronový mikroskop s polem, k testování specifické plochy povrchu použijte analyzátor specifického povrchu.

V příruční schránce je elektrodový kus utěsněn průhlednou páskou a materiál elektrody je analyzován pomocí rentgenového difraktometru. Polární kus po rozpuštění baterie je pracovní elektroda, lithiová fólie je protielektroda a je vybavena přezkovou baterií CR2032 a elektrochemickými vlastnostmi jin a spodní desky. Elektrochemické impedanční spektrum přezkové baterie s elektrochemickým pracovištěm.

Analýza elementárního obsahu elektrodového listu pomocí plazmového emisního spektrometru s indukční vazbou. Za druhé, výsledky diskutované 1. Analýza výkonu baterie Obrázek 1 je útlum kapacity baterie a výkon nabíjení a vybíjení.

S prodlužováním doby skladování se kapacita baterie postupně snižuje. Když doba skladování dosáhne 575 d, útlum kapacity baterie je 85,8 % původní kapacity.

Baterie se nabíjí a vybíjí při 0,02 C a křivka středního napětí baterie obsahuje ionty lithia vložené z několika platforem způsobených grafitem, což naznačuje, že do grafitové struktury v grafitové struktuře bylo během procesu iontu lithia dodáno 0,02c zvětšení.

Je to dostačující. , Účinně eliminovat vlivy polarizace na cykly. Obrázek 1 Útlum kapacity baterie a výkon nabíjení a vybíjení jsou porovnávány s 0.

5 zvětšení se poměr nabíjení a vybíjení sníží na 0,02 c, což může zvýšit poměr zachování kapacity akumulátorů 181 a 575d pouze na 0,8 % a 1.

4%. Proto je útlum kapacity baterie způsobený dlouhodobým skladováním při vysoké teplotě nevratným útlumem kapacity. Kromě toho se zobrazuje, že amplituda vnitřního odporu stejnosměrného proudu baterie se zvyšuje a není významná, což také ukazuje, že vnitřní polarizace baterie není důležitou příčinou nevratného útlumu kapacity baterie kalendáře.

2. Analýza mechanismu útlumu kapacity baterie Pro analýzu zdroje kapacity baterie se baterie nabije na 100 % SOC nebo vybije na 100 % DOD po 1C zvětšení. Analýza demontovaného sloupu pro zkoumání účinků skladování při vysoké teplotě na strukturu, elementární složení a elektrochemické vlastnosti jinového a méně kvalitního aktivního materiálu.

Imerzní analýza různých vysokoteplotních katodových skluzů baterií na 100% DOD XRD mapě. Ve srovnání se standardním XRD spektrem LifePO4 a FEPO4 všechny difrakční píky polárního sklíčka odpovídají, žádná jiná fáze. Obrázek 2 Spektrum XRD katody baterie různých dob skladování Vysokoteplotní paměťová zadní deska elektrody elektrochemické vlastnosti snižují různé doby skladování při 100% SOC, ve kterém je elektroda použita jako pracovní elektroda Test baterie, nabíjení a vybíjení s 0.

1C zvětšení. Poměr prvního vybití katodové aktivní látky různých akumulátorů s dobou skladování je vyšší než 155 mAh / g a měrná kapacita katodové aktivní látky bez akumulátoru se blíží uložení struktury LIFEPO4 bez zjevného poškození. Konstantní nabíjecí proud sponové baterie na obrázku 3 (c) je mírně přidán, ale celkové množství nabití je stále blízké specifické kapacitě katodové aktivní látky bez akumulátoru.

Polarizace katody baterie po 575D je zvýšena, ale skladovací kapacita lithia katodového materiálu není ovlivněna a usazování produktu rozkladu elektrolytu v uložené proceduře může souviset. Obr. 3 je sponová baterie, ve které je křivka nabíjení a vybíjení sponové baterie sestavena vnitřní elektrodou nevyřešené baterie, je od 181 a 575 d s 335.

6 a 327,1 mAh / g, v tomto pořadí. Přezková baterie anody uložené baterie je invertována na 0.

8 % a 3,0 %, což ukazuje, že skladování lithiového grafitu při vysoké teplotě je také velmi malé. Z hlediska bezpečnosti baterie celkové množství anody v celé baterii obvykle přesahuje 10 % celkové kapacity katody, takže nevratný útlum kapacity anody způsobený skladováním při vysoké teplotě neovlivňuje kapacitu celé baterie.

Úložiště 181 a 575D Anoda je prvním poměrem nabití kapacity nezastavitelného množství 90,4 % a 84,5 % prvního poměru nabití anody, v daném pořadí, a míra zachování kapacity skutečné baterie je blízká.

Proto je důležitým důvodem pro útlum kapacity baterie ztráta aktivních iontů lithia ve všech bateriích. Stručně řečeno, skladování při vysoké teplotě významně neovlivní deinterkalaci LIFEPO4 a grafitových elektrod. 100% DOD vysokoteplotní akumulátor Katoda pelu je přítomnost, příčinou množství lithného iontu schopného přijmout anodu není výrazná změna ve schopnosti delikátní změny materiálu aktivní elektrody, ale díky baterii v baterii.

Počet iontů se sníží. Aktivní lithium iont v baterii je spotřebován rozhraním elektroda / elektrolyt rozhraní elektroda / elektrolyt a hlavní příčina aktivní ztráty iontu lithia pomáhá prohloubit povědomí o mechanismu ztráty úložné kapacity. Polární mikropatologická analýza částic LifePO4 na katodě v katodě, velikost částic je asi 200 nm; po skladování 181D se velikost dutiny mezi částicemi LIFEPO4 významně nezmění; po uložení 575D se mezera mezi částicemi výrazně zmenší.

V grafitové anodě, jak se doba skladování prodlužuje, se také mění množství postranně reaktivního produktu [obr. 4(d), (e), (f)]. Sub-reaktivní produkt ve vysokoteplotní uložené proceduře je uložen v tyči a morfologie tyče je změněna.

Aby se charakterizoval vliv dílčí reakce na výše uvedenou ztrátu aktivních lithných iontů, obsah Li v jinovém a mužském prvku je dále analyzován, aby se studovala hlavní příčina ztráty aktivních lithných iontů. Obrázek 4 Tabulka morfologie pólů baterie 1 je výsledek testu ICP-OES 100% SOC baterie yin anody. Změna obsahu Li v katodě není zřejmá.

Obsah LI v anodě je také udržován na stejné úrovni, takže celkové množství intenzity jinového a staršího pólu LI v různých bateriích doby skladování je v podstatě nezměněno. Tabulka 1 Obsah polárních prvků v bateriích s různou dobou skladování (100% SOC) Vzhledem k tomu, že katodový list baterie 100% SOC obsahuje velmi málo, je důležité, aby se na anodě ukládala ztráta aktivního iontu lithia. Při skladování 100% SOC při vysoké teplotě je anoda ve stavu, ve kterém je draslík ve stavu, kdy je potenciál velmi nízký a elektrolyt snadno reaguje na svém povrchu a spotřebovávají se ionty lithia a vedlejší reaktivní produkty obsahující lithium.

Aby se určilo složení rozpustného lithiového povrchu anody, rozebrání 100% DOD baterie se titruje a výsledky jsou uvedeny v tabulce 2. Tabulka 2100% DOD baterie Lithium rozpustné v anodě tvoří povrch anody v karbonátové morfologii, která se zvyšuje s prodlužující se dobou skladování (viz Tabulka 2), což naznačuje, že proces skladování baterie produkuje velké množství složek anorganických solí lithia. Anorganická sůl je důležitým produktem reakce redukce rozpouštědla, která je způsobena velkým množstvím rozkladu elektrolytu během skladování baterie.

Dynamika elektrodové reakce Elektrochemická výfuková spektroskopie (viz obrázek 5), ačkoli RCT katody se zvyšuje s dobou skladování při vysoké teplotě [obr. 5 (a)], ale katodový RCT je menší, vnitřní odpor baterie je také malý. Anoda EIS [obr.

5 (b)] RSEi není zřejmé s dobou skladování, ale RCT se prodlužuje s dobou skladování. V důsledku ukládání produktu dílčí reakce elektrolytu během skladování při vysoké teplotě se povrchová plocha anodového poměru s dobou skladování snižuje a měrný povrch anody baterie 0, 181 a 575d je 3,42, 2.

97 a 1,84 cm2 / g. Povrchová plocha anodového poměru snižuje aktivitu elektrochemické reakce, ke které dochází na povrchu anody, což má za následek zvýšení odporu přenosu náboje RCT na povrchu anody / elektrolytu.

Obr. 5 je popsán ve spektru elektrochemické impedance sponové baterie. Během procesu skladování při vysoké teplotě je anoda ve stavu lithia ve stavu s nízkým potenciálem a reakce redukce elektrolytu spotřebovává aktivní ionty lithia a nakonec vytváří anorganickou lithnou sůl; vysokoteplotní přidaná elektrolýza Rychlost reakce redukce kapaliny umožňující velké množství lithných iontů (obrázek 6).

Dále, reaktivní produkt na anodové straně se ukládá, SEI film ztlušťuje, což má za následek zhoršení kinetického výkonu elektrody. Na obr. 6 je znázorněn útlumový stroj akumulační kapacity. 3.

Vysokoteplotní skladovací výkon baterie Vylepšený v důsledku ztráty kapacity v procesu vysokoteplotního skladování baterie důležitá ztráta iontů lithia způsobená vedlejšími reakcemi z povrchu anody, Protože přidání tepelně stabilizačních přísad pro film SEI (ASR) může zvýšit stabilitu filmu SEI při vysoké teplotě, snížit boční reaktivitu povrchu anody, snížit ztrátu aktivních iontů lithia. Obrázek 7 Různé křivky skladování elektrolytu baterie a infrastruktura tepelné stability membrány SEI přidávají 1 % ASR mohou účinně zlepšit životnost baterie při skladování při vysokých teplotách. Po přidání 1 % ASR se poměr zachování kapacity 575D zvýšil z 85.

8 % až 87,5 % [obrázek 7 (a)]. DCR Rolling Rate je výrazně nižší než u základního elektrolytu a také se snížil obsah sloučeniny obsahující lithium rozpustné na anodě (tabulka 3).

DSC analýza se provádí na 100% SOC bateriové anodě [obr. 7 (b)], vrcholy absorpce tepla pod 100 °C pro zbytkové rozpouštědlo. Tabulka 3 Před anodou rozpustné lithium 100% DOD baterie se přidá anoda rozpustné lithium a anoda 90 °C začne exotermovat, která se rozloží pro povrch anody SEI; po přidání ASR se teplota rozkladu zvýší na 101 °C.

Po přidání ASR se výrazně zlepší tepelná stabilita SEI a může být účinně snížena aktivní ztráta iontů lithia a může se zlepšit životnost baterie. Zatřetí, konečný závěr analyzuje elektrochemické vlastnosti, polární fyziku a elektrochemické vlastnosti komerčně vyráběných fosfátových iontových baterií při skladování při vysokých teplotách a zjistil, že ztráta kapacity baterie při skladování při vysoké teplotě je důležitá z důvodu elektrolytu redukce anody s nízkým potenciálem. , Výsledkem je aktivní ztráta lithiových iontů.

Sub-reaktivní produkt anodového redukčního elektrolytu se ukládá na anodu a anorganická složka v nánosu brání difúzi lithných iontů, takže kinetika anodové reakce klesá. Přidáním termostability membrány SEI do elektrolytu se účinně zlepší tepelná stabilita filmu SEI, sníží se redukční reakce elektrolytu, sníží se spotřeba aktivních lithných iontů a zlepší se životnost při skladování při vysokých teplotách.