Analiza CATL fosfatnog punjenja litijske baterije uzrok slabljenja performansi pohrane pri visokoj temperaturi

作者：Iflowpower – Kaasaskantava elektrijaama tarnija

Catlcatl koristi svoju komercijalnu litij željezo fosfat ionsku bateriju kako bi istražio razloge gubitka kapaciteta pohrane u električnom prostoru, 60 °C. Mehanizam slabljenja kapaciteta baterije od sustava baterije i polova fizikalnom karakterizacijom i procjenom elektrokemijske učinkovitosti. I.

Eksperimentalni procesni eksperimenti korištenjem CATL proizvodnje kvadratne fosfatne ionske baterije s 86AH. Baterija je materijal pozitivne elektrode u LifePO4, grafit je materijal negativne elektrode, koristi polietilenski separator i LiPF6 elektrolit. Odaberite 20 baterija blizu iste serije i iste električne izvedbe za pohranjivanje, testirajte električnu učinkovitost baterije.

100% SOC baterija 60 ° C pohranjuje se u preši između 2,50 do 3,65 V, pražnjenja od 0.

Povećanje 5C - ciklus punjenja. Zatim se puna punjiva baterija čuva na 60 °C. Takvo ponovljeno snimanje procesa slabljenja kapaciteta baterije.

Tijekom svakog testa kapaciteta testira se DC unutarnji otpor (DCR) baterije 5C / 30S. Provedite bateriju kroz različita vremena skladištenja iu potpuno ispražnjenom stanju, rastavljenu u AR plinskom pretincu za rukavice. Upotrijebite skenirajući elektronski mikroskop s emisijom polja kako biste promatrali polarnu morfologiju, upotrijebite analizator specifične površine za testiranje specifične površine.

U pretincu za rukavice, dio elektrode je zapečaćen prozirnom trakom, a materijal elektrode analiziran je rendgenskim difraktometrom. Polarni dio nakon otapanja baterije radna je elektroda, litij je ploča protuelektroda i opremljena je baterijom s kopčom CR2032, a elektrokemijska svojstva yina i donje ploče. Spektar elektrokemijske impedancije baterije s kopčom s elektrokemijskom radnom stanicom.

Analiza elementarnog sadržaja ploče elektrode korištenjem emisijskog spektrometra s induktivnom spregom plazme. Drugo, rezultati o kojima se raspravljalo 1. Analiza performansi baterije Slika 1 prikazuje slabljenje kapaciteta baterije i performanse punjenja i pražnjenja.

S produljenjem vremena skladištenja, kapacitet baterije postupno opada. Kada vrijeme pohrane dosegne 575d, slabljenje kapaciteta baterije je 85,8% početnog kapaciteta.

Baterija se puni i prazni na 0,02 C, a krivulja srednjeg napona baterije sadrži litijeve ione ugrađene s mnoštva platformi uzrokovanih grafitom, što ukazuje da je povećanje od 0,02c dostavljeno grafitnoj strukturi u grafitnoj strukturi tijekom procesa litij-iona.

Dovoljno je. , Učinkovito eliminirajte učinke polarizacije na cikluse. Slika 1. Prigušenje kapaciteta baterije i učinak punjenja i pražnjenja uspoređeni su s 0.

5 povećanjem, omjer punjenja i pražnjenja smanjen je na 0,02c, što samo može povećati omjer zadržavanja kapaciteta baterija za pohranu 181 i 575d na 0,8% i 1.

4%. Stoga je smanjenje kapaciteta baterije uzrokovano dugotrajnim skladištenjem na visokoj temperaturi nepovratno smanjenje kapaciteta. Osim toga, prikazano je da se amplituda istosmjernog unutarnjeg otpora baterije povećava i nije značajna, što također pokazuje da unutarnja polarizacija baterije nije važan uzrok nepovratnog slabljenja kapaciteta baterije za pohranu kalendara.

2. Analiza mehanizma slabljenja kapaciteta baterije Za analizu izvora kapaciteta baterije, baterija se puni do 100% SOC ili prazni do 100% DOD nakon povećanja od 1C. Analiza demontiranog stupa za ispitivanje učinaka skladištenja na visokoj temperaturi na strukturu, elementarni sastav i elektrokemijska svojstva yina i inferiornog aktivnog materijala.

Imerziona analiza katodnih slajdova baterija s različitim vremenom skladištenja na visokim temperaturama u 100% DOD XRD karti. U usporedbi sa XRD standardnim spektrom LifePO4 i FEPO4, svi difrakcijski vrhovi polarnog dijapozitiva odgovaraju, nema raznih faza. Slika 2. XRD spektar katode baterije različitih vremena skladištenja Elektrokemijska svojstva ploče memorijske elektrode visoke temperature smanjuju različita vremena skladištenja pri 100% SOC, u kojem se elektroda koristi kao radna elektroda Baterija, test punjenja i pražnjenja s 0.

Povećanje 1C. Prvi omjer pražnjenja katodne aktivne tvari različitih vremenskih baterija za pohranu veći je od 155 mAh / g, a specifični kapacitet katodne aktivne tvari bez baterije za pohranu blizu je pohranjivanja strukture LIFEPO4 bez očitih oštećenja. Konstantni napon punjenja baterije s kopčom na slici 3 (c) malo je dodan, ali ukupna količina punjenja još uvijek je blizu specifičnog kapaciteta katodne aktivne tvari bez akumulatorske baterije.

Polarizacija katode baterije nakon 575D je povećana, ali to ne utječe na kapacitet pohrane litija katodnog materijala, a taloženje proizvoda razgradnje elektrolita u pohranjenom postupku može biti povezano. sl. Slika 3 je baterija s kopčom u kojoj je krivulja punjenja i pražnjenja baterije s kopčom sastavljena unutarnjom elektrodom neriješene baterije od 181 odnosno 575d, s 335.

6 odnosno 327,1 mAh / g. Baterija kopče pohranjene anode baterije je invertirana na 0.

8% i 3,0%, što ukazuje da je skladištenje litijeva grafita na visokoj temperaturi također vrlo malo. Iz perspektive sigurnosti baterije, ukupna količina anode u cijeloj bateriji obično prelazi 10% ukupnog kapaciteta katode, tako da nepovratno slabljenje kapaciteta anode uzrokovano skladištenjem na visokoj temperaturi ne utječe na kapacitet cijele baterije.

Pohrana 181 i 575D Anoda je prvi kapacitet omjera napunjenosti nezaustavljivog iznosa od 90,4% odnosno 84,5% prvog omjera napunjenosti anode, a stopa zadržavanja kapaciteta stvarne baterije je blizu.

Stoga je važan razlog slabljenja kapaciteta baterije gubitak aktivnih litijevih iona u svim baterijama. Ukratko, skladištenje na visokoj temperaturi neće značajno utjecati na deinterkalaciju LIFEPO4 i grafitnih elektroda. 100% DOD visokotemperaturna baterija za pohranu Katoda pela je prisutnost, uzrok količine litijevog iona koji može primiti anodu nije značajna promjena u sposobnosti kašnjenja promjene materijala aktivne elektrode, već zbog baterije u bateriji.

Broj iona postaje manji. Aktivni litij ion u bateriji troši sučelje elektroda/elektrolit sučelja elektroda/elektrolit, a glavni uzrok gubitka aktivnog litij iona pomaže produbiti svijest o mehanizmu gubitka kapaciteta pohrane. Polarna mikropatološka analiza čestica LifePO4 u katodi u katodi, veličina čestica je oko 200 nm; nakon skladištenja na 181D, veličina šupljina između čestica LIFEPO4 nije značajno promijenjena; nakon 575D skladištenja, razmak između čestica se značajno smanjuje.

U grafitnoj anodi, kako se vrijeme skladištenja povećavalo, količina postranog reaktivnog proizvoda se također mijenja [Sl. 4 (d), (e), (f)]. Sub-reaktivni proizvod u postupku skladištenja na visokoj temperaturi taloži se u polu, a morfologija pola se mijenja.

Kako bi se okarakterizirao utjecaj pod-reakcije na gore spomenuti gubitak aktivnog litijevog iona, sadržaj Li u yin i muškom elementu dodatno se analizira kako bi se proučio temeljni uzrok gubitka aktivnog litijevog iona. Slika 4 Tablica morfologije polova baterije 1 je rezultat ICP-OES testa 100% SOC yin anode baterije. Promjena sadržaja Li u katodi nije očita.

Sadržaj LI u anodi također se održava na istoj razini, tako da je ukupna količina intenziteta yin i starijeg pola LI u baterijama s različitim trajanjem skladištenja bitno nepromijenjena. Tablica 1 Sadržaj polarnih elemenata u baterijama (100% SOC) s različitim vremenom skladištenja Budući da katodni sloj baterije od 100% SOC sadrži vrlo malo, gubitak aktivnog litij iona važno je taložiti u anodi. U 100% SOC visokotemperaturnom skladištu, anoda je u stanju u kojem je potij u stanju u kojem je potencijal vrlo nizak, a elektrolit lako reagira na svojoj površini, troše se ioni litija i sporedni reaktivni proizvodi koji sadrže litij.

Kako bi se odredio sastav topljive litijeve površine anode, demontaža 100% DOD baterije je titrirana, a rezultati su prikazani u tablici 2. Tablica 2100% DOD baterija Litij topiv u anodi čini površinu anode u karbonatnoj morfologiji, koja se povećava kako se produljuje vrijeme skladištenja (vidi tablicu 2), što ukazuje da proces skladištenja baterije proizvodi veliki broj komponenti anorganske litijeve soli. Anorganska sol je važan proizvod reakcije redukcije otapala, koja je uzrokovana velikom količinom razgradnje elektrolita tijekom skladištenja baterije.

Dinamika reakcije elektrode Elektrokemijska ispušna spektroskopija (vidi sliku 5), iako katodni RCT raste s vremenom skladištenja na visokoj temperaturi [Sl. 5 (a)], ali je katodni RCT manji, unutarnji otpor baterije je također mali. EIS anode [Sl.

5 (b)] RSEi nije očit s vremenom pohrane, ali RCT se produljuje s vremenom pohrane. Zbog taloženja produkta podreakcije elektrolita tijekom skladištenja na visokoj temperaturi, površina omjera anode smanjuje se s vremenom skladištenja, a specifična površina anode 0, 181 i 575d baterije je 3,42, 2.

97 i 1,84 cm2/g. Površina anodnog omjera smanjuje aktivnost elektrokemijske reakcije koja se odvija na površini anode, što rezultira povećanjem otpora prijenosa naboja RCT na površini anode/elektrolita.

sl. 5 opisan je u spektru elektrokemijske impedancije baterije s kopčom. Tijekom procesa skladištenja na visokoj temperaturi, litijeva anoda je u stanju niskog potencijala, a reakcija redukcije elektrolita troši aktivne litijeve ione i na kraju stvara anorgansku litijevu sol; visokotemperaturna dodana elektroliza Brzina reakcije redukcije tekućine, koja omogućuje veliku količinu litijevih iona (Slika 6).

Nadalje, taloži se reaktivni proizvod na strani anode, SEI film je zadebljan, što dovodi do pogoršanja kinetičke izvedbe elektrode. Na slici 6 prikazan je stroj za prigušivanje kapaciteta pohrane. 3.

Performanse pohrane baterije na visokoj temperaturi Poboljšane zbog gubitka kapaciteta u procesu pohrane baterije na visokoj temperaturi važan gubitak litij iona uzrokovan sporednim reakcijama s površine anode, Budući da dodavanje aditiva za toplinsku stabilizaciju SEI filma (ASR) može poboljšati visokotemperaturnu stabilnost SEI filma, smanjiti bočnu reaktivnost površine anode, smanjiti aktivni gubitak litij iona. Slika 7. Različite krivulje skladištenja baterije s elektrolitom i infrastruktura termostabilnosti SEI membrane dodaju 1% ASR-a koji može učinkovito poboljšati vijek trajanja baterije pri visokim temperaturama. Nakon dodavanja 1% ASR-a, omjer zadržavanja kapaciteta 575D porastao je s 85.

8% do 87,5% [Slika 7 (a)]. Brzina kotrljanja DCR-a značajno je niža od one osnovnog elektrolita, a smanjen je i sadržaj spoja koji sadrži litij topljivog u anodi (Tablica 3).

DSC analiza se provodi na 100% SOC baterijskoj anodi [Sl. 7 (b)], vrhovi apsorpcije topline ispod 100 °C za zaostalo otapalo. Tablica 3 Prije anodno topljive litijeve 100% DOD baterije, anodno topljivi litij se dodaje, a anoda 90 ° C počinje egzotermirati, što se razgrađuje za površinu anode SEI; nakon dodavanja ASR-a, temperatura razgradnje se povećava na 101 °C.

Nakon dodavanja ASR-a, toplinska stabilnost SEI-a je značajno poboljšana, a gubitak aktivnog litij-iona može se učinkovito smanjiti, a vijek trajanja baterije može se poboljšati. Treće, konačni zaključak analizira elektrokemijska svojstva, polarnu fiziku i elektrokemijska svojstva komercijalizirane visokotemperaturne pohrane fosfatnih ionskih baterija i utvrđeno je da je gubitak kapaciteta baterije pri visokotemperaturnom pohranjivanju važan zbog redukcijskog elektrolita anode s niskim potencijalom. , što rezultira aktivnim gubitkom litijevih iona.

Sub-reaktivni produkt elektrolita redukcije anode taloži se u anodi, a anorganska komponenta u naslagama sprječava difuziju iona litija, tako da se kinetika reakcije anode smanjuje. Dodavanjem termostabilnosti SEI membrane u elektrolit za učinkovito poboljšanje toplinske stabilnosti SEI filma, smanjenje reakcije redukcije elektrolita, smanjenje aktivne potrošnje litijevih iona i poboljšanje vijeka trajanja skladištenja na visokim temperaturama.