Analyse af CATL fosfat opladning lithium batteri høj temperatur opbevaring ydeevne dæmpning årsag

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Leverancier van draagbare energiecentrales

Catlcatl bruger sit kommercielle lithium-jernfosfat-ion-batteri til at udforske dets årsager til tab af lagerkapacitet i et elektrisk rum, 60 ° C. Mekanisme for batterikapacitetsdæmpning fra batteri- og polniveausystem ved fysisk karakterisering og elektrokemisk ydelsesevaluering. I.

Eksperimentelle proceseksperimenter ved brug af CATL produktion af kvadratisk fosfat-ion batteri med 86AH. Batteriet er et positivt elektrodemateriale i LifePO4, grafit er et negativt elektrodemateriale, der anvender en polyethylen-separator og en LiPF6-elektrolyt. Vælg 20 batterier tæt på samme batch og elektrisk ydeevne til at opbevare, test batteriets elektriske ydeevne.

100% SOC batteri 60°C opbevares i en presse mellem 2,50 til 3,65V, en afladning på 0.

5C forstørrelse - opladningscyklus. Derefter opbevares det fulde genopladelige batteri ved 60 ° C. Sådan gentages, optagelse af kapacitetsdæmpningsprocessen for batteriet.

Under hver kapacitetstest testes den interne DC-modstand (DCR) af batteriet 5C / 30S. Tag batteriet gennem forskellige opbevaringstider og i fuldstændig afladet tilstand, adskilt i en AR-gashandskeboks. Brug feltemissionsscanningselektronmikroskop til at observere den polære morfologi, brug en specifik overfladeanalysator til at teste det specifikke overfladeareal.

I handskerummet forsegles elektrodestykket med et gennemsigtigt tape, og elektrodematerialet analyseres med røntgendiffraktometer. Det polære stykke efter opløsningen af ​​batteriet er arbejdselektroden, lithiumarket er modelektroden og er udstyret med et CR2032 spændebatteri og de elektrokemiske egenskaber af yin og underordnet plade. Elektrokemisk impedansspektrum af spændebatteri med elektrokemisk arbejdsstation.

Analyse af grundstofindholdet i elektrodepladen ved hjælp af et induktivt koblingsplasmaemissionsspektrometer. For det andet diskuterede resultaterne 1. Analyse af batteriydelse Figur 1 er batterikapacitetsdæmpning og opladnings- og afladningsydelse.

Med forlængelse af opbevaringstiden falder batterikapaciteten gradvist. Når lagringstiden når 575d, er batterikapacitetsdæmpningen 85,8% af den oprindelige kapacitet.

Batteriet oplades og aflades ved 0,02 C, og mellembatterispændingskurven indeholder lithiumioner indlejret fra flerheden af ​​platforme forårsaget af grafitten, hvilket indikerer, at 0,02c forstørrelsen er blevet tilført grafitstrukturen i grafitstrukturen under lithiumionprocessen.

Det er tilstrækkeligt. , Effektivt eliminere virkningerne af polarisering på cyklusser. Figur 1 Batterikapacitetsdæmpning og opladnings- og afladningsydelse sammenlignes med 0.

5 forstørrelse reduceres opladnings- og afladningsforholdet til 0,02c, hvilket kun kan øge kapacitetsretentionsforholdet for lagring 181 og 575d batterier til 0,8% og 1.

4%. Derfor er batterikapacitetsdæmpningen forårsaget af langvarig højtemperaturlagring en irreversibel kapacitetsdæmpning. Derudover vises det, at amplituden af ​​batteriets interne DC-modstand øges og ikke er signifikant, hvilket også viser, at batteriets interne polarisering ikke er en vigtig årsag til irreversibel dæmpning af kalenderlagerbatteriets kapacitet.

2. Analyse af batterikapacitetsdæmpningsmekanisme For at analysere kilden til batterikapacitet oplades batteriet til 100 % SOC eller aflades til 100 % DOD efter 1C forstørrelse. Analyse af den demonterede stang for at undersøge virkningerne af højtemperaturlagring på strukturen, grundstofsammensætningen og elektrokemiske egenskaber af yin og det ringere aktive materiale.

Nedsænkningsanalysen af ​​forskellige højtemperatur-opbevaringstid batterikatode glider i 100% DOD XRD-kort. Sammenlignet med XRD-standardspektret for LifePO4 og FEPO4 svarer alle diffraktionstoppe af det polære objektglas, ingen diverse fase. Figur 2 XRD-spektrum af batterikatoden med forskellige lagringstider Elektrokemiske egenskaber ved højtemperaturhukommelse bagelektrodeplade reducerer forskellige lagringstider ved 100 % SOC, hvor elektroden bruges som arbejdselektrode Batteri-, opladnings- og afladningstest med 0.

1C forstørrelse. Det første afladningsforhold mellem katodeaktive stoffer i forskellige lagringstidsbatterier er højere end 155 mAh / g, og den specifikke kapacitet af katodeaktive stof uden lagringsbatteriet er tæt på opbevaringen af ​​LIFEPO4-strukturen uden åbenbar skade. Spændebatteriets konstante spændingsladning i figur 3 (c) er lidt tilføjet, men den samlede mængde opladning er stadig tæt på den specifikke kapacitet af det katodeaktive stof uden batteri.

Polariseringen af ​​batterikatoden efter 575D øges, men katodematerialets lithiumlagringskapacitet påvirkes ikke, og elektrolytnedbrydningsproduktaflejringen i den lagrede procedure kan være relateret. Fig. 3 er et spændebatteri, hvor lade- og afladningskurven for et spændebatteri er samlet af en indendørs elektrode på et uløst batteri er fra henholdsvis 181 og 575d med 335.

6 og 327,1 mAh/g, henholdsvis. Spændebatteriet på den opbevarede batterianode inverteres til at være 0.

8% og 3,0%, hvilket indikerer, at højtemperaturlagringen af ​​lithiumgrafitten også er meget lille. For batterisikkerhedsperspektiv overstiger den samlede mængde anode i hele batteriet normalt 10% af den samlede katodes samlede kapacitet, så den irreversible anodens kapacitetsdæmpning forårsaget af højtemperaturlagring påvirker ikke hele batteriets kapacitet.

Opbevaring 181 og 575D Anoden er den første ladeforholdskapacitet på den ustoppelige mængde på henholdsvis 90,4% og 84,5% af anodens første opladningsforhold, og kapacitetsretentionsraten for det faktiske batteri er tæt på.

Derfor er den vigtige årsag til batterikapacitetsdæmpning tabet af aktive lithium-ioner i alle batterier. Sammenfattende vil højtemperaturlagringen ikke væsentligt påvirke deinterkaleringen af ​​LIFEPO4- og grafitelektroderne. 100% DOD højtemperatur lagringsbatteri Katoden af ​​en pels er tilstedeværelse, årsagen til mængden af ​​lithium-ion, der er i stand til at modtage anoden, er ikke en væsentlig ændring i evnen til delikat ændre det aktive elektrodemateriale, men på grund af batteriet i batteriet.

Antallet af ioner bliver mindre. Den aktive lithiumion i batteriet forbruges af elektrode-/elektrolytgrænsefladen på elektrode-/elektrolytgrænsefladen, og grundårsagen til det aktive lithiumiontab hjælper med at uddybe bevidstheden om mekanismen for tab af lagerkapacitet. Polær mikropatologisk analyse af LifePO4-partiklerne i katoden i katoden, partikelstørrelsen er ca. 200 nm; efter 181D-lagring ændres hulrumsstørrelsen mellem LIFEPO4-partiklerne ikke væsentligt; efter 575D lagring reduceres afstanden mellem partiklerne betydeligt.

I grafitanoden ændres mængden af ​​sidereaktivt produkt også efterhånden som opbevaringstiden er steget [fig. 4 (d), (e), (f)]. Det subreaktive produkt i den højtemperaturoplagrede procedure aflejres i polen, og polens morfologi ændres.

For at karakterisere påvirkningen af ​​underreaktionen på det førnævnte aktive lithiumiontab, analyseres Li-indholdet i yin- og han-elementet yderligere for at studere grundårsagen til det aktive lithiumiontab. Figur 4 Batteripol morfologi tabel 1 er et ICP-OES testresultat af 100 % SOC batteri yin anode. Ændringen i Li-indhold i katoden er ikke indlysende.

Anodens LI-indhold holdes også på samme niveau, så den samlede mængde af intensiteten af ​​yin- og hyldepolen LI i forskellige lagringstidsbatterier er stort set uændret. Tabel 1 Forskellige lagringstid batterier (100% SOC) polære elementindhold Da 100% SOC batteri katodepladen indeholder meget lav, er tabet af aktiv lithium-ion vigtigt at afsætte i anoden. I 100% SOC højtemperaturlagring er anoden i en tilstand, hvor kalium er i en tilstand, hvor potentialet er meget lavt, og elektrolytten reagerer let på overfladen, og lithiumioner forbruges, og lithiumholdige sidereaktive produkter.

For at bestemme sammensætningen af ​​den opløselige lithiumoverflade af anoden titreres demonteringen af ​​100% DOD-batteriet, og resultaterne er vist i tabel 2. Tabel 2100% DOD-batteri Anodeopløseligt lithium udgør anodeoverfladen i en karbonatmorfologi, som øges i takt med, at lagringstiden forlænges (se tabel 2), hvilket indikerer, at batterilagringsprocessen producerer et stort antal uorganiske lithiumsaltkomponenter. Det uorganiske salt er et vigtigt produkt af opløsningsmiddelreduktionsreaktionen, som er forårsaget af en stor mængde nedbrydning af elektrolyt under batteriopbevaring.

Elektrodereaktionsdynamik Elektrokemisk udstødningsspektroskopi (se figur 5), selvom katodens RCT øges med lagringstid ved høj temperatur [Fig. 5 (a)], men katoden RCT er mindre, er batteriets indre modstand også lille. Anode EIS [Fig.

5 (b)] RSEi er ikke indlysende med lagringstiden, men RCT forlænges med lagringstiden. På grund af aflejringen af ​​elektrolytsubreaktionsproduktet under højtemperaturlagring falder anodeforholdets overfladeareal med lagringstiden, og det anodespecifikke overfladeareal på 0, 181 og 575d batteri er 3,42, 2.

97 og 1,84 cm2/g. Anodeforholdets overfladeareal mindsker den elektrokemiske reaktionsaktivitet, der forekommer på overfladen af ​​anoden, hvilket resulterer i en stigning i ladningsoverførselsmodstanden RCT på overfladen af ​​anoden/elektrolytten.

Fig. 5 er beskrevet i det elektrokemiske impedansspektrum for spændebatteriet. Under højtemperaturlagringsprocessen er lithiumtilstandsanoden i en lavpotentialtilstand, og elektrolytreduktionsreaktionen forbruger aktive lithiumioner og genererer til sidst et uorganisk lithiumsalt; høj temperatur tilsat elektrolyse Væskereduktionsreaktionshastighed, hvilket muliggør en stor mængde lithiumion (figur 6).

Ydermere aflejrer det reaktive produkt på anodesiden, SEI-filmen bliver fortykket, hvilket resulterer i forringelse af elektrodekinetiske ydeevne. Figur 6 er lagerkapacitetsdæmpningsmaskinen vist. 3.

Batteriets højtemperaturlagringsydelse Forbedret på grund af kapacitetstab i batteriets højtemperaturlagringsprocessen vigtigt lithiumiontab forårsaget af sidereaktioner fra overfladen af ​​anoden, da tilsætning af SEI-film termisk stabiliserende additiver (ASR) kan forbedre højtemperaturstabiliteten af ​​SEI-filmen, reducere sidereaktiviteten af ​​overfladen af ​​anoden, reducere det aktive lithiumtab. Figur 7 Forskellige elektrolytbatterilagringskurver og SEI-membran termostabilitetsinfrastruktur tilføjer 1 % ASR kan effektivt forbedre batteriets højtemperaturopbevaringslevetid. Efter tilføjelse af 1 % ASR steg 575D kapacitetsfastholdelsesforholdet fra 85.

8 % til 87,5 % [Figur 7 (a)]. DCR Rolling Rate er væsentligt lavere end basiselektrolyttens, og indholdet af den anodeopløselige lithiumholdige forbindelse er også faldet (tabel 3).

DSC-analyse udføres på 100 % SOC-batterianode [fig. 7 (b)], varmeabsorptionstoppe under 100 °C for resterende opløsningsmiddel. Tabel 3 Før det anodeopløselige lithium 100% DOD-batteri tilsættes det anodeopløselige lithium, og anoden 90 ° C begynder at eksoterm, som nedbrydes for anodeoverfladen SEI; efter tilsætning af ASR øges nedbrydningstemperaturen til 101 ° C.

Efter tilføjelse af ASR er den termiske stabilitet af SEI væsentligt forbedret, og det aktive lithiumiontab kan reduceres effektivt, og batteriets opbevaringslevetid kan forbedres. For det tredje analyserer den endelige konklusion de elektrokemiske egenskaber, polær fysik og elektrokemiske egenskaber af kommercialiseret phosphation-ion batteri højtemperaturlagring, og fandt ud af, at batterikapacitetstabet ved højtemperaturlagring er vigtigt fra en anode-reduktionselektrolyt i lavt potentiale. , hvilket resulterer i aktivt lithiumiontab.

Det subreaktive produkt af anode-reduktionselektrolytten aflejres i en anode, og den uorganiske komponent i aflejringen hindrer lithium-ion-diffusion, således at anodereaktionskinetikken falder. Ved at tilføje SEI-membranens termostabilitet i elektrolytten for effektivt at forbedre SEI-filmens termiske stabilitet, reducere reduktionsreaktionen af ​​elektrolytten, reducere det aktive lithiumionforbrug og forbedre højtemperaturopbevaringstid.