CATL-i fosfaatlaadimise liitiumaku kõrge temperatuuriga salvestamise jõudluse nõrgenemise põhjuse analüüs

著者：Iflowpower – ຜູ້ຜະລິດສະຖານີພະລັງງານແບບພົກພາ

Catlcatl kasutab oma kaubanduslikku liitiumraudfosfaat-ioonakut, et uurida salvestusmahu vähenemise põhjuseid elektriruumis, 60 °C. Aku mahutavuse nõrgenemise mehhanism aku ja pooluse taseme süsteemist füüsikalise iseloomustuse ja elektrokeemilise jõudluse hindamise abil. I.

Katseprotsessi katsed, kasutades 86AH ruutfosfaat-ioonaku CATL-i tootmist. Aku on LifePO4 positiivse elektroodi materjal, grafiit on negatiivse elektroodi materjal, kasutades polüetüleenseparaatorit ja LiPF6 elektrolüüti. Valige salvestamiseks 20 akut, mis on sama partii ja elektrilise jõudluse lähedal, testige aku elektrilist jõudlust.

100% SOC akut 60 ° C hoitakse pressis vahemikus 2,50 kuni 3,65 V, tühjenemine on 0.

5C suurendus – laadimistsükkel. Seejärel hoitakse täislaetavat akut temperatuuril 60 °C. Selline korduv, salvestades aku mahtuvuse nõrgenemise protsessi.

Iga võimsustesti ajal testitakse aku 5C / 30S alalisvoolu sisetakistust (DCR). Võtke aku läbi erinevate säilitusaegade ja täiesti tühjana, lahti võetud AR-gaasiga kindalaekas. Kasutage polaarse morfoloogia jälgimiseks väljaemissiooni skaneerivat elektronmikroskoopi, spetsiifilise pinna testimiseks kasutage spetsiifilist pinnaanalüsaatorit.

Kindalaekas suletakse elektrooditükk läbipaistva teibiga ja elektroodi materjali analüüsitakse röntgendifraktomeetriga. Polaarosa pärast aku lahustamist on tööelektrood, liitiumleht on vastuelektrood ja see on varustatud CR2032 pandlagakuga ning yini ja alumise plaadi elektrokeemilised omadused. Elektrokeemilise tööjaamaga lukupatarei elektrokeemilise impedantsi spekter.

Elektroodi lehe elementide sisalduse analüüs, kasutades induktiivse sidestusega plasmaemissioonispektromeetrit. Teiseks arutati tulemusi 1. Aku jõudluse analüüs Joonisel 1 on näidatud aku mahtuvuse nõrgenemine ning laadimise ja tühjenemise jõudlus.

Säilitusaja pikenemisega väheneb aku maht järk-järgult. Kui salvestusaeg jõuab 575d-ni, on aku võimsuse sumbumine 85,8% esialgsest mahust.

Akut laetakse ja tühjenetakse temperatuuril 0,02 C ning aku keskmise pinge kõver sisaldab liitiumioone, mis on põimitud grafiidist põhjustatud paljudest platvormidest, mis näitab, et liitiumioonide protsessi käigus on grafiitstruktuuris grafiitstruktuurile antud 0,02c suurendus.

See on piisav. , Tõhusalt kõrvaldada polarisatsiooni mõju tsüklitele. Joonis 1 Aku mahtuvuse nõrgenemist ning laadimise ja tühjenemise jõudlust võrreldakse nulliga.

5 suurendusega vähendatakse laadimis- ja tühjenemissuhet 0,02c-ni, mis võib suurendada ainult 181 ja 575d akude mahutavuse suhet 0,8% ja 1-ni.

4%. Seetõttu on pikaajalisest kõrgel temperatuuril hoidmisest põhjustatud aku mahu vähenemine pöördumatu võimsuse nõrgenemine. Lisaks kuvatakse, et aku alalisvoolu sisetakistuse amplituud suureneb ja ei ole märkimisväärne, mis näitab ka seda, et aku sisemine polarisatsioon ei ole kalendrimälu aku mahutavuse pöördumatu nõrgenemise oluline põhjus.

2. Aku mahtuvuse nõrgenemismehhanismi analüüs Aku mahutavuse allika analüüsimiseks laaditakse aku pärast 1C suurendust 100% SOC-ni või tühjeneb 100% DOD-ni. Demonteeritud pooluse analüüs, et uurida kõrgel temperatuuril säilitamise mõju yini ja madalama aktiivmaterjali struktuurile, elementide koostisele ja elektrokeemilistele omadustele.

Erinevate kõrge temperatuuriga säilitusaja akukatoodide keelekümblusanalüüs libiseb 100% DOD XRD kaardil. Võrreldes LifePO4 ja FEPO4 XRD standardspektriga, vastavad polaarse slaidi kõik difraktsioonipiigid, mitmesugused faasid puuduvad. Joonis 2 Erinevate säilitusaegade aku katoodi XRD spekter Kõrge temperatuuriga mälu tagumise elektroodi lehe elektrokeemilised omadused vähendavad erinevaid säilitusaegu 100% SOC juures, milles elektroodi kasutatakse tööelektroodina Aku, laadimise ja tühjenemise test 0-ga.

1C suurendus. Erineva säilitusajaga akude katoodaktiivse aine esimene tühjenemise suhe on suurem kui 155 mAh / g ja katoodaktiivse aine erimaht ilma akuta on ilma ilmsete kahjustusteta lähedal LIFEPO4 struktuuri säilitamisele. Joonisel 3 (c) kujutatud lukupatarei konstantne pingelaeng on veidi lisandunud, kuid laadimise kogumaht on siiski lähedane katoodaktiivse aine erimahtuvusele ilma akuta.

Aku katoodi polarisatsioon pärast 575D on suurenenud, kuid see ei mõjuta katoodmaterjali liitiumi salvestusmahtu ning elektrolüüdi lagunemissaaduste sadestumine salvestatud protseduuris võib olla seotud. Joonis fig. 3 on pandlagaku, milles lahendamata aku siseelektroodiga kokku pandud pandla aku laadimis- ja tühjenemiskõver on vastavalt 181 ja 575d, 335.

vastavalt 6 ja 327,1 mAh / g. Salvestatud aku anoodi pandla aku on ümberpööratud väärtuseks 0.

8% ja 3,0%, mis näitab, et liitiumgrafiidi kõrge temperatuuriga salvestusruum on samuti väga väike. Aku ohutuse seisukohalt ületab anoodi koguhulk kogu akus tavaliselt 10% katoodi kogumahust, seega ei mõjuta kõrge temperatuuriga säilitamisest põhjustatud anoodi pöördumatu võimsuse nõrgenemine kogu aku mahtuvust.

Salvestus 181 ja 575D Anood on esimene laadimissuhe 90,4% ja 84,5% anoodi esimesest laadimissuhtest vastavalt ning tegeliku aku mahutavuse säilivusmäär on lähedal.

Seetõttu on aku mahtuvuse nõrgenemise oluliseks põhjuseks aktiivsete liitiumioonide kadu kõigis akudes. Kokkuvõttes ei mõjuta kõrge temperatuuriga säilitamine oluliselt LIFEPO4 ja grafiitelektroodide deinterkalatsiooni. 100% DOD kõrge temperatuuriga aku Pelli katoodiks on kohalolek, anoodi vastuvõtmisvõimelise liitiumiooni hulga põhjuseks ei ole mitte oluline muutus aktiivse elektroodi materjali delaadilise muutmise võimes, vaid akus olev aku.

Ioonide arv väheneb. Akus olevat aktiivset liitiumiooni tarbib elektroodi/elektrolüüdi liidese elektrood/elektrolüüdi liides ning aktiivse liitiumioonide kadumise algpõhjus aitab süvendada teadlikkust mälumahu vähenemise mehhanismist. Katoodis oleva katoodi LifePO4 osakeste polaarne mikropatoloogiline analüüs, osakeste suurus on umbes 200 nm; pärast 181D säilitamist ei muutu LIFEPO4 osakeste vaheline tühimik oluliselt; pärast 575D salvestamist väheneb osakeste vahe oluliselt.

Grafiitanoodis muutub säilitusaja pikenedes ka külgreaktiivse produkti kogus [joon. 4 (d), (e), (f)]. Kõrgel temperatuuril säilitatava protseduuri alamreaktiivne saadus sadestatakse poolusesse ja pooluse morfoloogiat muudetakse.

Alamreaktsiooni mõju iseloomustamiseks ülalnimetatud aktiivsele liitiumioonide kadumisele analüüsitakse täiendavalt Li sisaldust yinis ja meeselemendis, et uurida aktiivse liitiumioonide kadumise algpõhjust. Joonis 4 Aku pooluste morfoloogia tabel 1 on 100% SOC aku yin anoodi ICP-OES testi tulemus. Katoodi Li sisalduse muutus ei ole ilmne.

Anoodi LI sisaldus hoitakse samuti samal tasemel, nii et yini ja vanema pooluse LI intensiivsuse kogusumma erineva salvestusajaga akudes on oluliselt muutumatu. Tabel 1 Erineva säilitusajaga patareid (100% SOC) polaarelementide sisaldus Kuna 100% SOC aku katoodleht sisaldab väga vähe, on aktiivse liitiumiooni kadu anoodile ladestamiseks oluline. 100% SOC kõrge temperatuuriga hoidlas on anood olekus, kus poalium on väga madala potentsiaaliga ja elektrolüüt reageerib selle pinnal kergesti ning kuluvad liitiumioonid ja liitiumi sisaldavad kõrvalreaktiivsed tooted.

Anoodi lahustuva liitiumpinna koostise määramiseks tiitritakse 100% DOD aku demonteerimine ja tulemused on toodud tabelis 2. Tabel 2100% DOD aku Anoodil lahustuv liitium moodustab anoodi pinna karbonaadi morfoloogias, mis suureneb, kui säilitusaeg pikeneb (vt tabel 2), mis näitab, et aku ladustamisprotsess tekitab suure hulga anorgaaniliste liitiumsoolade komponente. Anorgaaniline sool on oluline lahusti redutseerimisreaktsiooni produkt, mis on põhjustatud elektrolüüdi suurest lagunemisest aku ladustamise ajal.

Elektroodide reaktsiooni dünaamika Elektrokeemiline heitgaasi spektroskoopia (vt joonis 5), kuigi katood RCT pikeneb kõrgel temperatuuril säilitusajaga [joon. 5 (a)], kuid katood RCT on väiksem, aku sisetakistus on samuti väike. Anood EIS [joon.

5 (b)] RSEi ei ole säilitusajaga ilmne, kuid RCT pikeneb säilitamisajaga. Elektrolüüdi alamreaktsiooniprodukti sadestumise tõttu kõrgel temperatuuril säilitamisel väheneb anoodi suhte pindala koos säilitusajaga ning aku 0, 181 ja 575d anoodi eripind on 3,42, 2.

97 ja 1,84 cm2 / g. Anoodi suhte pindala vähendab elektrokeemilise reaktsiooni aktiivsust, mis toimub anoodi pinnal, mille tulemuseks on laengu ülekandetakistuse RCT suurenemine anoodi / elektrolüüdi pinnal.

Joonis fig. 5 on kirjeldatud lukupatarei elektrokeemilise impedantsi spektris. Kõrge temperatuuriga säilitamisprotsessi ajal on liitiumi oleku anood madala potentsiaaliga olekus ja elektrolüüdi redutseerimisreaktsioon tarbib aktiivseid liitiumioone ja lõpuks genereerib anorgaanilise liitiumisoola; kõrgel temperatuuril lisatav elektrolüüs Vedeliku redutseerimise reaktsioonikiirus, mis võimaldab suures koguses liitiumiooni (joonis 6).

Lisaks ladestub anoodipoolne reaktiivne toode, SEI kile pakseneb, mille tulemuseks on elektroodi kineetilise jõudluse halvenemine. Joonisel fig 6 on näidatud mälumahu sumbumise masin. 3.

Aku kõrgel temperatuuril säilitamise jõudlus Täiustatud aku kõrge temperatuuriga ladustamisprotsessi mahukao tõttu, oluline liitiumioonide kadu, mis on põhjustatud anoodi pinna kõrvalreaktsioonidest, kuna SEI-kile termiliselt stabiliseerivate lisandite (ASR) lisamine võib suurendada SEI-kile kõrge temperatuuri stabiilsust, vähendada anoodi pinna külgreaktiivsust ja vähendada aktiivse liitiumiooni kadu. Joonis 7 Erinevad elektrolüütide aku salvestuskõverad ja SEI membraani termostabiilsuse infrastruktuur, mis lisavad 1% ASR-i, võivad tõhusalt parandada aku kõrge temperatuuri säilivusaega. Pärast 1% ASR-i lisamist suurenes 575D võimsuse säilitamise suhe 85-lt.

8% kuni 87,5% [joonis 7 (a)]. DCR Rolling Rate on oluliselt madalam kui põhielektrolüüdil ning vähenenud on ka anoodil lahustuva liitiumisisaldusega ühendi sisaldus (tabel 3).

DSC analüüs tehakse 100% SOC aku anoodil [joonised fig. 7 (b)], soojuse neeldumise piigid alla 100 °C jääklahusti puhul. Tabel 3 Enne anoodil lahustuvat liitiumakut 100% DOD lisatakse anoodil lahustuv liitium ja anood 90 °C hakkab eksotermima, mis laguneb anoodipinna SEI jaoks; pärast ASR-i lisamist tõstetakse lagunemistemperatuuri 101 ° C-ni.

Pärast ASR-i lisamist on SEI termiline stabiilsus märkimisväärselt paranenud ja aktiivset liitiumioonikadu saab tõhusalt vähendada ja aku säilivusaega pikendada. Kolmandaks analüüsitakse lõplikus järelduses turustatava fosfaatioonaku kõrge temperatuuriga säilitamise elektrokeemilisi omadusi, polaarset füüsikat ja elektrokeemilisi omadusi ning leiti, et aku võimsuse kadu kõrgel temperatuuril on oluline madala potentsiaaliga anoodi redutseeriva elektrolüüdi tõttu. Tulemuseks on aktiivne liitiumioonide kadu.

Anoodi redutseerimise elektrolüüdi alamreaktiivne saadus sadestatakse anoodile ja sadestuse anorgaaniline komponent takistab liitiumioonide difusiooni, mistõttu anoodi reaktsiooni kineetika väheneb. Lisades elektrolüüdile SEI membraani termostabiilsuse, et tõhusalt parandada SEI kile termilist stabiilsust, vähendada elektrolüüdi redutseerimisreaktsiooni, vähendada aktiivse liitiumiooni tarbimist ja parandada kõrgel temperatuuril säilivusaega.