CATL fosfatoa kargatzen duen litiozko bateriaren analisia tenperatura altuko biltegiratze-errendimenduaren atenuazioaren kausa

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Pārnēsājamas spēkstacijas piegādātājs

Catlcatl-ek bere litio-burdina fosfato ioi-ioiaren bateria komertziala erabiltzen du espazio elektriko batean biltegiratze-ahalmena galtzearen arrazoiak aztertzeko, 60 ºC-tan. Baterien edukiera murrizteko mekanismoa bateria eta polo-mailako sistematik karakterizazio fisikoaren eta errendimendu elektrokimikoaren ebaluazioaren bidez. I.

Prozesu esperimentalak 86AH-ko fosfato ioi karratuko bateriaren CATL ekoizpena erabiliz. Bateria elektrodo positiboaren materiala da LifePO4-n, grafitoa elektrodo negatiboaren materiala da, polietilenozko bereizle bat eta LiPF6 elektrolito bat erabiliz. Aukeratu lote beretik gertu dauden 20 bateria eta gordetzeko errendimendu elektrikoa, probatu bateriaren errendimendu elektrikoa.

100% SOC bateria 60 °C 2,50 eta 3,65 V bitarteko prentsa batean gordetzen da, 0 deskarga.

5C handitzea - ​​kargatzeko zikloa. Ondoren, bateria kargagarri osoa 60 ºC-tan gordetzen da. Hala nola, errepikatu, bateriaren ahalmena murrizteko prozesua grabatzen.

Ahalmen proba bakoitzean, 5C / 30S bateriaren DC barne erresistentzia (DCR) probatzen da. Hartu bateria biltegiratze denbora desberdinetan eta guztiz deskargatuta dagoen egoeran, AR gasaren eskularru-kutxa batean desmuntatuta. Erabili eremu-igorpenaren eskaneatze-mikroskopio elektronikoa morfologia polarra behatzeko, erabili gainazaleko analizatzaile espezifikoa gainazal zehatza probatzeko.

Eskularru-kutxan, elektrodoaren zatia zinta garden batekin ixten da, eta elektrodoaren materiala X izpien difraktometroaren bidez aztertzen da. Bateria desegin ondoren pieza polarra laneko elektrodoa da, litio-xafla kontrako elektrodoa da, eta CR2032 buckle bateria batean hornituta dago eta yin eta beheko plakaren propietate elektrokimikoak. Beiladun bateriaren inpedantzia elektrokimikoaren espektroa lan-estazio elektrokimikoarekin.

Elektrodo-xaflaren eduki elementalaren analisia, akoplamendu induktiboko plasma-igorpen-espektrometroa erabiliz. Bigarrenik, eztabaidatutako emaitzak 1. Bateriaren errendimenduaren analisia 1. irudia bateriaren edukieraren atenuazioa eta karga eta deskargaren errendimendua da.

Biltegiratze-denboraren luzapenarekin, bateriaren edukiera pixkanaka hondatzen da. Biltegiratze-denbora 575 d-ra iristen denean, bateriaren edukieraren murrizketa hasierako ahalmenaren % 85,8 da.

Bateria 0,02 C-tan kargatu eta deskargatzen da, eta bateriaren tentsio ertaineko kurbak litio ioiak ditu grafitoak eragindako plataforma anitzetatik txertatuta, litio ioiaren prozesuan zehar grafitoaren egituran 0,02c-ko handipena eman zaiola adierazten duena.

Nahikoa da. , Eraginkortasunez ezabatu polarizazioaren ondorioak zikloetan. 1. irudia Bateriaren edukieraren atenuazioa eta karga eta deskargaren errendimendua 0rekin alderatzen dira.

5 handitze, karga eta deskarga-erlazioa 0,02c-ra murrizten da, eta horrek biltegiratze-181 eta 575d baterien edukiera atxikipen-erlazioa %0,8 eta 1era soilik handitu dezake.

4%. Hori dela eta, epe luzerako tenperatura altuko biltegiratzeek eragindako bateriaren edukieraren murrizketa itzulezina den gaitasuna da. Horrez gain, bateriaren DC barne-erresistentziaren anplitudea handitzen dela eta ez dela esanguratsua bistaratzen da, eta horrek ere erakusten du bateriaren barne polarizazioa ez dela egutegiko biltegiratze bateriaren ahalmenaren atenuazio itzulezina dela kausa garrantzitsu bat.

2. Bateriaren edukiera murrizteko mekanismoaren analisia Bateriaren edukieraren iturria aztertzeko, bateria %100eko SOC-ra kargatzen da edo %100eko DODra deskargatzen da 1C handitu ondoren. Desmuntatutako poloaren analisia tenperatura altuko biltegiratzeak yinaren eta beheko material aktiboaren egituran, konposizio elementaletan eta propietate elektrokimikoetan dituen ondorioak aztertzeko.

Tenperatura altuko biltegiratze denbora bateria katodo desberdinen murgiltze-analisia % 100 DOD XRD mapan diapositiba. LifePO4 eta FEPO4-ren XRD espektro estandarrekin alderatuta, diapositiba polarraren difrakzio-gailur guztiak bat datoz, ez dago fase ezberdinik. 2. Irudia Biltegiratze denbora desberdinetako bateria katodoaren XRD espektroa Tenperatura handiko memoria atzeko elektrodoaren xafla propietate elektrokimikoak biltegiratze-denbora desberdinak murrizten dituzte % 100eko SOC-n, zeinetan elektrodoa laneko elektrodo gisa erabiltzen den Bateria, karga eta deskarga proba 0rekin.

1C handitzea. Biltegiratze-denbora desberdinetako bateriaren katodoaren substantzia aktiboaren lehen deskarga-erlazioa 155 mAh / g baino handiagoa da, eta biltegiratze bateriarik gabeko katodoaren substantzia aktiboaren gaitasun espezifikoa LIFEPO4 egituraren biltegiratzetik hurbil dago kalte nabaririk gabe. 3 (c) irudiko buckle bateriaren tentsio konstanteko karga apur bat gehitzen da, baina karga-kopuru osoa biltegiratze bateriarik gabe katodoaren substantzia aktiboaren gaitasun espezifikotik hurbil dago oraindik.

575D-ren ondoren bateriaren katodoaren polarizazioa handitu egiten da, baina katodoaren materialaren litio-biltegiratze-ahalmenak ez du eraginik, eta elektrolitoen deskonposizioaren produktua gordetako prozeduran erlazionatuta egon daiteke. irudia. 3 bekla-pila bat da, non ebatzi gabeko bateria baten barruko elektrodo batek muntatzen duen karga- eta deskarga-kurba 181 eta 575d-koa da, hurrenez hurren, 335-koa.

6 eta 327,1 mAh / g, hurrenez hurren. Biltegiratutako bateriaren anodoaren bekleoaren bateria 0 izango da.

% 8 eta % 3,0, litio grafitoaren tenperatura altuko biltegiratzea ere oso txikia dela adieraziz. Bateriaren segurtasunaren ikuspegitik, bateria osoaren anodo-kopuru osoa normalean katodoaren ahalmen osoaren% 10 gainditzen du, beraz, tenperatura altuko biltegiratzeak eragindako anodoaren ahalmen itzulezina arintzeak ez dio bateria osoaren ahalmenari eragiten.

Biltegiratzea 181 eta 575D Anodoa anodoaren lehen karga-erlazioaren % 90,4 eta % 84,5 geldiezina den lehen karga-erlazioaren ahalmena da, hurrenez hurren, eta benetako bateriaren edukiera atxikipen-tasa gertu dago.

Hori dela eta, bateriaren edukiera murrizteko arrazoi garrantzitsua bateria guztietan litio-ioi aktiboen galera da. Laburbilduz, tenperatura altuko biltegiratzeak ez du nabarmen eragingo LIFEPO4 eta grafitozko elektrodoen desinterkalazioan. 100% DOD tenperatura altuko biltegiratze bateria Pell baten katodoa presentzia da, anodoa jasotzeko gai den litio ioi kantitatearen kausa ez da elektrodo aktiboaren materiala delatikoki aldatzeko gaitasunaren aldaketa nabarmena, bateriaren bateria dela eta.

Ioi kopurua txikiagoa da. Bateriako litio-ioi aktiboa elektrodo/elektrolito-interfazearen elektrodo/elektrolito-interfazeak kontsumitzen du, eta litio-ioi aktiboaren galeraren kausa biltegiratze-ahalmenaren galeraren mekanismoaren kontzientzia sakontzen laguntzen du. Katodoan katodoan dauden LifePO4 partikulen analisi mikropatologiko polarra, partikulen tamaina 200 nm ingurukoa da; 181D biltegiratu ondoren, LIFEPO4 partikulen arteko hutsunearen tamaina ez da nabarmen aldatzen; 575D biltegiratu ondoren, partikulen arteko tartea nabarmen murrizten da.

Grafitozko anodoan, biltegiratze-denbora handitu den heinean, alboko produktu erreaktiboen kantitatea ere aldatzen da [1. 4 (d), (e), (f)]. Tenperatura altuko biltegiratutako prozeduran produktu azpierreaktiboa poloan metatzen da, eta poloaren morfologia aldatzen da.

Aipatutako litio ioi aktiboaren galeraren azpierreakzioaren eragina ezaugarritzeko, yin eta gizonezkoen elementuaren Li edukia gehiago aztertzen da litio ioi aktiboaren galeraren arrazoi nagusia aztertzeko. 4. Irudia Bateriaren polo morfologia taula 1. ICP-OES probaren % 100 SOC bateriaren yin anodoaren emaitza da. Katodoan Li edukiaren aldaketa ez da nabaria.

Anodoaren LI edukia ere maila berean mantentzen da, beraz, biltegiratze-denbora baterietan yin-aren eta adineko poloaren LI intentsitatearen guztizko zenbatekoa nabarmen aldatu gabe dago. 1. Taula Biltegiratze-denbora desberdinetako bateriak (% 100 SOC) elementu polarraren edukia % 100 SOC bateria katodoaren xafla oso baxua denez, litio ioi aktiboaren galera garrantzitsua da anodoan metatzea. % 100 SOC tenperatura altuko biltegian, anodoa potioa potentziala oso baxua den egoera batean dago, eta elektrolitoak erraz erreakzionatzen du bere gainazalean, eta litio ioiak kontsumitzen dira, eta litioa duten alboko produktu erreaktiboak.

Anodoaren litio disolbagarriaren gainazalaren konposizioa zehazteko, % 100 DOD bateriaren desegitea titulatzen da, eta emaitzak 2. taulan agertzen dira. Taula 2100% DOD bateria Anodo litio disolbagarriak anodoaren gainazala osatzen du karbonato morfologia batean, biltegiratze-denbora luzatzen den heinean gehitzen dena (ikus 2. taula), bateriaren biltegiratze-prozesuak litio gatz inorganikoko osagai ugari sortzen duela adierazten du. Gatz ez-organikoa disolbatzaileen murrizketa-erreakzioaren produktu garrantzitsu bat da, bateriaren biltegiratzean elektrolitoaren deskonposizio kopuru handi batek eragiten duena.

Elektrodoen Erreakzio Dinamika Ihes Elektrokimikoaren Espektroskopia (ikus 5. Irudia), nahiz eta katodoaren RCT handitzen den tenperatura altua biltegiratzeko denborarekin [Fig. 5 (a)], baina RCT katodoa txikiagoa da, bateriaren barne-erresistentzia ere txikia da. Anodo EIS [Irud.

5 (b)] RSEI ez da agerikoa biltegiratze denborarekin, baina RCT luzatzen da biltegiratze denborarekin. Tenperatura altuko biltegiratzean elektrolitoaren azpi-erreakzio-produktuaren jalkipena dela eta, anodo-erlazioaren azalera txikitzen da biltegiratze denborarekin, eta anodoaren azalera espezifikoa 0, 181 eta 575d bateriaren azalera 3,42, 2 da.

97 eta 1,84cm2 / g. Anodoaren erlazioaren azalerak anodoaren gainazalean gertatzen den erreakzio elektrokimikoen jarduera gutxitzen du, eta ondorioz, anodoaren / elektrolitoaren gainazalean karga-transferentzia-erresistentzia areagotzen da.

irudia. 5. beklea bateriaren inpedantzia elektrokimikoaren espektroan deskribatzen da. Tenperatura handiko biltegiratze-prozesuan, litio-egoeraren anodoa potentzial baxuko egoeran dago, eta elektrolitoak murrizteko erreakzioak litio-ioi aktiboak kontsumitzen ditu eta, azkenik, litio gatz inorganiko bat sortzen du; tenperatura altua gehitu elektrolisia Likidoaren murrizketa erreakzio-abiadura, litio ioi kopuru handia ahalbidetzen duena (6. irudia).

Gainera, anodoaren alboko produktu erreaktiboa gordailatzen da, SEI filma loditu egiten da, eta ondorioz elektrodoen errendimendu zinetikoa hondatzen da. 6. Irudian, biltegiratze-ahalmena murrizteko makina erakusten da. 3.

Bateriaren tenperatura altuko biltegiratze-errendimendua Bateriaren tenperatura altuko biltegiratze-prozesuaren ahalmen galeraren ondorioz, anodoaren gainazaleko alboko erreakzioek eragindako litio-ioi galera garrantzitsua da, SEI filma termikoki egonkortzeko gehigarriak (ASR) gehitzeak SEI filmaren tenperatura altuko egonkortasuna hobetu dezake, anodoaren gainazaleko alboko erreaktibitatea murriztu eta litio ioi aktiboaren galera murrizten da. 7. Irudia Elektrolitoen bateria biltegiratzeko kurba eta SEI mintzaren termoegonkortasunaren azpiegiturak % 1 gehitzen du ASR-k bateriaren tenperatura altuko biltegiratze-bizitza hobetu dezake. % 1 ASR gehitu ondoren, 575D edukiera atxikipen ratioa 85etik handitu da.

%8tik %87,5era [7. irudia (a)]. DCR Rolling Rate oinarrizko elektrolitoarena baino nabarmen txikiagoa da, eta anodo disolbagarriaren litioa duen konposatuaren edukia ere jaitsi egin da (3. taula).

DSC analisia % 100 SOC bateria anodoan egiten da [Ir. 7 (b)], beroaren xurgapena 100 °C-tik beherakoa da hondar disolbatzailearentzat. 3. taula Anodo litio disolbagarria % 100 DOD bateriaren aurretik, anodo disolbagarria litioa gehitzen da, eta anodoa 90 ° C exotermia hasten da, anodoaren gainazaleko SEI deskonposatzen dena; ASR gehitu ondoren, deskonposizio tenperatura 101 º C-ra igotzen da.

ASR gehitu ondoren, SEIren egonkortasun termikoa nabarmen hobetzen da, eta litio ioiaren galera aktiboa modu eraginkorrean murriztu daiteke eta bateriaren biltegiratze-bizitza hobetu daiteke. Hirugarrenik, azken ondorioak merkaturatutako fosfato ioi bateriaren propietate elektrokimikoak, fisika polarra eta propietate elektrokimikoak aztertzen ditu tenperatura altuko biltegiratzean, eta aurkitu du tenperatura altuko biltegiratzeetan bateriaren edukiera galtzea garrantzitsua dela potentzial baxuko anodo murrizteko elektrolito batetik. , Litio ioi aktiboaren galera ondorioz.

Anodo murrizteko elektrolitoaren produktu azpierreaktiboa anodo batean metatzen da, eta gordailuan dagoen osagai ez-organikoak litio ioiaren difusioa oztopatzen du, anodoaren erreakzioaren zinetika gutxitzen da. Elektrolitoan SEI mintzaren termoegonkortasuna gehituz SEI filmaren egonkortasun termikoa eraginkortasunez hobetzeko, elektrolitoaren murrizketa erreakzioa murrizteko, litio ioi aktiboaren kontsumoa murrizteko eta tenperatura altuko biltegiratze-bizitza hobetzeko.