Exploration of the cause of hydrogen in three yuan lithium ion battery

2022/04/08

Szerző: Iflowpower –Hordozható erőmű szállítója

Absztrakt: Ez az erőfeszítés gázkromatográfiával (GC) és újratölthető szimmetrikus lítium-ion akkumulátorral tárja fel a H2 okát egy háromkomponensű lítium-ion akkumulátorban (Libs). A felismert hidrogén mellett fontos, hogy a munka fontos a proton-elektrolit-oxid (R-H+) és a karbonát feltárása, hogy a három jüan lítium-ion akkumulátorhoz kapcsolódóan két hidrogéngenerációs mechanizmust alakítsanak ki.. Tekintettel az R-H + kapcsolódó termékére, mint a negatív felületre lerakódott pozitív és negatív pólusokra, grafit / grafit negatív elektróda lágy zsák töltő-kisütési teljesítménnyel, NCM / NCM (lini0.

6co0.2Mn0.2O2 ncm) Pozitív puha táska szimmetrikus akkumulátor és grafit / NCM puha táska tele akkumulátor.

Ennek az eredménynek az oldalfelülete igazolja, hogy az R-H + mechanizmus létrejött, azaz.e., H2-t a pozitív elektróda generál az R-H + redukciós termék lerakására, így az egyedi pozitív elektród szimmetria akkumulátorában nincs H2.

A hidrogén R-H + mechanizmussal való interferenciájának kizárása érdekében az R-H + mechanizmus normál elektródszimmetriás akkumulátorát választjuk, és a ciklus kiválasztása után a mikro-nedvesség recirkuláció után detektáljuk a GC eredményeket.. A szimmetrikus akkumulátor leírása, az eredeti mikronedvesség elhanyagolható a végső hidrogén eredményéhez. Végül a pozitív elektród szimmetrikus akkumulátort választjuk a karbonát ellenőrzésére, az előző kísérleti következtetés szerint ez a rendszer kizárja az R-H + és a nedvesség hatását a végső hidrogéntermelési eredményekre..

A magas hőmérsékletű tárolás és a magas hőmérsékletű túltöltési teszt után a pozitív elektród szimmetria akkumulátor nem észlelhető a H2 belsejében, így a karbonát nem jön létre. Kulcsszavak: gázkromatográfia; szimmetrikus akkumulátor; H2; R-H+; Kép lítium-ion akkumulátor a zöld elektromos autók alapvető alkotóeleme. Az elektromos jármű hosszú távú üzemeltetése során azonban az akkumulátor szerkezeti elemeinek gáztágulás miatti meghibásodása miatt gyakran előfordul elektrolit szivárgás, és gyakran bekövetkezik a biztonsági baleset.

Ezenkívül a gázkromatográfia azt mutatja, hogy a meghibásodott akkumulátor gázkomponenseiben magasabb a H2. Legyen szó akár beépített, akár akkumulátor-felügyeleti rendszer (BMS) felügyeletéről a rendszerben, sürgősen elemezni kell a H2 gázosítási mechanizmus szögét.. Közülük a szabványt meghaladó elektróda, membrán és elektrolit nedvességtartalom fontos oka a hidrogénnek a lítium-ion akkumulátorokban.

Mivel a víz könnyen termel H2-t (H2O + E- → OH- + 1 / 2H2) 1 hőmérsékleten.2V (vs.li/li +).

Wu és mtsai. Megállapították, hogy amikor a lineáris karbonátot 80 °C-on 120 órán keresztül szinterezték, a H2 kimutatható, és fontos volt, hogy a karbonát képpé alakuljon.. Az elmúlt években új H2 gázmechanizmust javasoltak, magas hőmérsékletet vagy nagy potenciált (R-H +) a pozitív elektródától a negatív elektródáig, majd visszaállítják H2-re [9, 11], a BMS miatt az akkumulátor rendszerhez Feszültség vagy hőmérséklet rendellenesség megfigyelése.

Ez a cikk egy szimmetrikus lítium-ion akkumulátort használ, amely töltési és kisütési kapacitással rendelkezik, és a gáz gázkromatográfiás (GC) elemzését, amely a softbell akkumulátorteszt sikeres begyűjtése során fordul elő az online gázkivonó eszközzel.. A proton-elektrolit-oxid (R-H+) és a karbonát feltárása a háromdimenziós lítium-ion akkumulátorral kapcsolatos két hidrogéntermelési mechanizmus képe.. 1 1. kísérlet.

1 Szimmetrikus elemes főzés Ez a papír egy friss elektródalap, amelyet a Guoxuan High-tech Power Energy Co.., Ltd., három jüanos anyag NCM és mesterséges grafit nyersanyagok a Xiamen Tungsten és Shenzhen Beitry New Energy Materials Co beszállítóitól.

, Ltd. A kétoldali bevonat pozitív és negatív pólusú lapjainak oldalát rendre áttöröltük N-metilpirrolidonnal (NMP) és ionmentesített vízzel, majd 4 órán keresztül szárítószekrényben 80 °C-on szárítottuk, majd a negatív elektród lapot és a pozitív elektród lapot levágtuk. fix méretben 42 mm × 53 mm és 40 mm × 50 mm. Annak érdekében, hogy megakadályozzuk a poláris cirrus kitágulását a negatív elektródák duzzadása miatt, a szimmetrikus akkumulátornak különösen fontosnak kell lennie, hogy a negatív elektróda lemez oldalának letörlése után a csupasz rézfóliára kerüljön az elemszintű gumilépcső..

Az egyrétegű laminált puha táska akkumulátor (65 mA · h) mesterséges grafit negatív elektródából és hármas pozitív elektródából áll. Az elektrolit komponens 1 mol/llipf6, Ec: EMC (tömegarány 3:7, Shenzhen Xinzhibang Technology Co.., Ltd.

, EK tisztaság 99.95%, EMC tisztaság 99.9%, víztartalom<20ppm, 1ppm = 10-6).

Az elektrolitikus oldat feltöltése előtt a pozitív és negatív elektródalapot száraz dobozban 80 °C-on 10 órán át vákuumozza.. A puha táska akkumulátor folyadéka 0.5g.

Minden akkumulátort C / 20-as nagyítással ciklusolnak, majd 3 hétig C / 10-es nagyítással ciklusoznak (a feszültségtartomány 3-4.2V). A hozzávetőleges kapacitású akkumulátor van kiválasztva, feltöltve 4-ig.

2V (100% SOC) állandó feszültség nélkül, és C / 10-ről 3V-ra (0% SOC) lemerült, majd az akkumulátor szétszerelése. Miután a polárfólia leszerelését DMC-vel átitatott, az akkumulátorról 100% SOC és 0% SOC állapotban visszaszerelt pozitív (negatív) pólus újra egyesül egy pozitív elektródával (negatív) szimmetrikus akkumulátorral.. A szimmetrikus akkumulátor belső párhuzamos tartalmának különbsége miatt a lítium-ion akkumulátor töltési és kisütési kapacitása megvalósítható.

A fenti kísérlet -50 °C harmatponton fejeződik be. A részletes folyamatot az 1. ábra mutatja. 1. ábra Újratölthető szimmetrikus akkumulátor részletes ábra 1.

2GC online gázteszt készülék Az egyrétegű laminált puha zacskó akkumulátor alacsony gáztartalma miatt gázkromatográfiás detektálás. Egy polipropilén (PP) csövet helyeznek az alumínium műanyag fóliába, hogy kivonják a gázt, és lezárják a PP csövet a T típusú szilikagélen keresztül.. A gázkromatográfiás tű többször is átpumpálható szilikagélen, miközben biztosítja a tömítést.

Az eszköz sikeres gyártása során a következő három pontra kell figyelni: 1 A cső anyaga megegyezik az alumínium fóliában lévő tömítőréteg anyagával.. Ez a PP anyag; 2PP cső belső átmérője (4 mm × 2.5 mm) megegyezik a T-típusú szilikongumi dugó külső átmérőjével (2.

5 mm) 3 rézhuzal (kb. 0.5 mm átmérőjű) be kell helyezni a PP csőbe annak biztosítására, hogy a felszedési járat a PP cső és az alumínium műanyag fólia lezárása után le legyen foglalva, és az alumínium műanyag fólia tömítési feltételei 185 ° C-os melegprés 20 másodpercig, és a végső az online gázgyűjtő berendezést a 2. ábra mutatja. 2. ábra Puha zsák akkumulátor online gázszedő berendezés 1.

3 párhuzamos kísérlet A három jüanos lítium-ion akkumulátorban található H2 feltárására tervezett cikk három párhuzamos kísérletsorozatot tervezett, és detektálja a gázkromatográfiával generált gáz összetevőit: 1 Grafit / grafit negatív elektróda készítése Szimmetrikus akkumulátor, a negatív elektróda gázkomponens leválik, kizárt a gázkomponens interferenciája a pozitív elektródából, az összeszerelt grafitlap miatt, a keringés után leszerelődik az egész akkumulátorról, és ezért a negatív felület a negatív elektródában maradhat Körbevett termék R-H +; 2 NCM / NCM pozitív elektród szimmetriájú akkumulátor készítése, a pozitív elektród gáztartalmának leválasztása, a negatív gázgáz összetevőtől való interferencia kizárása és a pozitív elektród szimmetriájú akkumulátor oxidációs folyamatának gázkomponenseinek egyidejű monitorozása; 3 grafit / NCM Puha táska teljesen akkumulátor, hogy láthasson minden gázt, amely a grafit negatív elektróda és az NCM pozitív elektróda gáznemű komponensei közötti elektródák metszéspontjához kapcsolódik. A mintavételi gáz összetételét gázkromatográfiával (Shimad GCNexis2030) elemzik.. Az érzékelő a gát kisülési elektropper detektor (BID).

A gázkromatográfiás kemence hőmérséklete 300 °C, és héliumot használnak vivőgázként. A gázretenciós idő (RT) 20 perc. A tesztteszt után helyezze be a szilikondugót a puha zsák akkumulátor PP csőbe, hogy összegyűjtse a gázt a puha zsák akkumulátor PP csőben, majd azonnal fecskendezze be a GC berendezés tesztjét.

2 Eredmények és megbeszélés 2.1 Az akkumulátor szimmetrikus töltési feszültségtartományának meghatározása két, két kapacitású (Q kapacitású), de SOC-tól eltérő akkumulátorból áll. Az A és B példákban, ha az A elem 100% SOC, a B akkumulátor 0% SOC.

A két akkumulátor negatív szimmetriájú akkumulátorra van szétszerelve, és a negatív szimmetriás akkumulátor kapacitása Q, ugyanaz, az összeszerelt pozitív szimmetriás akkumulátor kapacitása továbbra is Q. Ezért a kiválasztott feszültségtartományon belül a pozitív és negatív szimmetrikus akkumulátor töltési és kisütési kapacitásának hasonlónak kell lennie a teljes akkumulátoréhoz.. A pozitív elektród szimmetriájú akkumulátor a szétszerelt 100% SOC és 0% SOC pozitív elektróda lapból áll.

Amikor a csomóponti szimmetria akkumulátort félállapotból (azaz 50% SOC-ból) leengedjük, a pozitív elektród szimmetria akkumulátor feszültsége 0 V legyen. A további 50%-os SOC kapacitás teljes kihasználása érdekében negatív feszültséget kell betölteni, hogy további energiát biztosítson az LI + migráció elősegítése érdekében. Ezért a pozitív elektróda szimmetriás akkumulátor feszültségtartományát szimmetrikusan kell elosztani a 0 V mindkét oldalán.

Amikor a csomóponti szimmetria akkumulátor teljesen fel van töltve, az elektróda oldala teljesen kimerült, az oldal pedig teljesen beágyazódik a lítium állapotba, így teljesen feltölthető (teljesen lemerült) és üres elektromosság (teljesen delaid), teljesen lítiummentes állapot ) és üres elektromosság (teljesen lítiummentes állapot) és üres elektromosság (teljesen lekapcsolt) Az állapot közötti potenciálkülönbséget a lényegében feszültségtartományából kapjuk. Hasonló módon egy negatív szimmetrikus akkumulátor feszültségtartománya is meghatározható. A pozitív és negatív csatos félelem normál feszültségtartománya, amely megfelel a teljes akkumulátornak 3 ~ 4.

A 2V az 3-4.25V és 0.005 ~ 2V, ill.

A pozitív és negatív szimmetrikus akkumulátor feszültségtartománya ideiglenesen -1-re van állítva.2 ~ 1.2V és -2 ~ 2V.

Összefoglalva, szimmetrikus beállítási feszültségtartomány, hogy a szimmetrikus akkumulátorkapacitás összhangban legyen az akkumulátor teljes kapacitásával. Végül a pozitív szimmetriás akkumulátor feszültségtartománya -1 és 1 V, a negatív szimmetrikus akkumulátor feszültségtartománya -2 és 2 V között van.. A megfelelő töltési és kisütési görbe a 3. ábrán látható.

3. ábra Fence-Board teljes akkumulátor, pozitív szimmetrikus akkumulátor és negatív szimmetrikus akkumulátor töltési és lemerülési görbe 2. ábra.2 A megbízható kísérleti következtetések levonása érdekében a gázkomponens elemzést választottam különböző kísérleti környezetekben. 0.

1C / 0.1C ciklusteszt és abnormális túltöltési teszt. A kísérleti rendszer egy pozitív szimmetrikus elemből, egy negatív szimmetrikus elemből és egy teljes akkumulátorból áll.

20 alkalom után 0-ban.1c/0.Az 1c. ábrán a három rendszerben lévő gázok a 4. és 1. ábrán láthatók.

40. ábra.1C / 0.1C nagyítás 20 hétig, a GC kromatográfia teli akkumulátort, negatív szimmetrikus elemet és szimmetrikus cellákban generált pozitív szimmetrikus cellákat észlelt 10.

1c/0.1c nagyítás 20 hét, GC kromatográfiás detektálva. Részletes gázkomponens látható minden cellában, egy negatív elektród szimmetrikus akkumulátor és egy pozitív elektród szimmetrikus akkumulátor, az Y tengely értéke pedig a detektáló gáz százalékos arányát jelenti.. A H2-ben H2 van a teljes akkumulátorban és negatív szimmetriájú akkumulátorban, a normál szimmetriás akkumulátorban pedig nincs H2.

Összefoglalva, az előző eredménytől eltérően az R-H + megjelenhet a normál feszültségtartományban, nem szükséges túlzott vagy magas hőmérséklet az R-H + szükséges feltételeinek kialakításához.. Az ábrán jelölt gázösszetevőt a megfelelő szabványos spektrum adatbázis határozza meg. A szabványos hibrid gázok 10 féle gázt tartalmaznak lítium-ion akkumulátorokban, köztük H2, O2, N2, CH4, CO, CO2, C2H4, C2H6, C3H6 és C3H8.

Közülük az ismeretlen gáztérfogat-hányad kisebb, mint 0.8%, és a teljes arányt kiszámítjuk. Továbbá, mivel az N2 nem szerepel a lítium-ion akkumulátorgázban, az N2 észlelheti, hogy az N2-t a gázelszívás során levegő bejuttatása okozhatja, így az O2 O2 térfogata ebben a cikkben, kivéve a levegő arányát (nitrogén és oxigén).

A térfogatarány 81.17:18.83, a részleteket az 1. táblázat mutatja.).

Ugyanakkor az 5. ábra 3 törzs impedancia spektrumát mutatja 20 hetes ciklus után. Minden EIS-teszt 50%-os SOC-ban történik. A teljes akkumulátornak, a negatív szimmetrikus akkumulátornak és a pozitív elektród szimmetriás akkumulátornak megfelelő feszültség 3.

65V, 0V, illetve 0V. A nagyfrekvenciás régiót a SEI film impedancia okozza, és a köztes frekvencia tartományban található félkör megfelel az RCT töltésátviteli impedanciájának, az RCT fontos tényező, amely befolyásolja az akkumulátor teljesítményét. Mivel a szimmetrikus akkumulátorban két egyforma elektróda található, az értéke 2RCT.

Amint a 2. táblázat mutatja, a teljes akkumulátor RCT töltésátviteli ellenállása, egy negatív szimmetrikus akkumulátor és a pozitív szimmetrikus akkumulátor RCT töltésátviteli ellenállása 1.98, 1.92 és 0.

86Ω, ill. A negatív szimmetriájú akkumulátorhoz képest az egész akkumulátor magas RCT-értéket mutat. Mivel az R-H + folyamatosan keletkezik és elfogy a teljes akkumulátorban, a melléktermék folyamatosan felhalmozódik a negatív felületen, és a lítium-ionok transzfere nagymértékben akadályozott..

Ezzel szemben a pozitív elektród szimmetria akkumulátorában nincs R-H +, így nincs megfelelő melléktermék lerakódás, az RCT impedancia minimális.. 5. ábra Teljes cellás, negatív szimmetrikus akkumulátor és pozitív szimmetriás akkumulátor 20 hét 0 után.1C / 0.

1C nagyítás, a fél elektromosság (a megfelelő feszültség 3.65V, 0V és 0V) szobahőmérsékleten, 25 °C-on tesztelik. A teljes akkumulátor, a negatív szimmetrikus akkumulátor és a pozitív szimmetriás akkumulátor impedancia spektrum illesztési eredményei Ezt követően e három rendszer alapján folytatódik az átmeneti kísérlet, és a túltöltés konkrét lépései a következők: az akkumulátor feltöltődik 1-re..

5Vmax 1C-os nagyításban (Vmax Az akkumulátor töltési felső határfeszültségénél), nincs tűz, robbanás és szivárgás, amely 1 órás állás után halad át. A három rendszer túl van töltve, és a gázt a gázgyűjtéshez használják a GC teszthez. A megfelelő GC eredmények a 6. és 3. ábrán azt mutatják, hogy H2 keletkezik egy teljes akkumulátorban és egy negatív szimmetriájú akkumulátorban, de nincs a pozitív szimmetriájú akkumulátorban..

Az eredmény összhangban van a hagyományos ciklusteszt GC eredményeivel. Ezek az adatok pontosan megegyeznek a 4. és 1. ábra adataival. 6. ábra A GC kromatográfiás vizsgálattal teli akkumulátort, negatív szimmetrikus akkumulátort és pozitív elektródát szimmetrikus füleket észleltünk. 3 tele akkumulátor, negatív szimmetrikus akkumulátor és pozitív szimmetrikus akkumulátor túltöltés, minden akkumulátort az egyes akkumulátorok részletes gázkomponense generál. A normál hőmérsékleti ciklus és a túltöltési teszt után a GC eredmények azt mutatják, hogy a H2 megjelenik egy puha zsák tele akkumulátorban és egy negatív szimmetriájú akkumulátorban, és a pozitív elektród szimmetria nem.

Ennek az eredménynek az oldalfelülete igazolja, hogy az R-H + mechanizmus létrejött, azaz.e., H2-t a pozitív elektróda generál az R-H + redukciós termék lerakására, így az egyedi pozitív elektród szimmetria akkumulátorában nincs H2.

A hidrogén R-H + mechanizmusba való beavatkozásának kizárása érdekében a hidrogént az akkumulátor mikronedvesség-csökkentéséből választják ki, és a hidrogén pozitív elektródszimmetriája nem jelenik meg a ciklus után, a fecskendőt be kell helyezni a szilikagél dugóba. nyomnyi nedvesség, 0.1C / 0.1C ciklus 3 hét, GC eredmények kimutatás hidrogénhez (7. ábra).

A szimmetrikus akkumulátor leírása, az eredeti mikronedvesség elhanyagolható a végső hidrogén eredményéhez. 7. ábra Pozitív szimmetriájú akkumulátor, víz nyomkövető befecskendezése 0.1C / 0.

1C-ciklusok 3 hét A GC-teszt eredményei után Következő lépésként vizsgálja meg tovább a karbonátlebontás mechanizmusát. A szakirodalom szerint a H2-t karbonát oldószer okozza 80 °C-on 120 órán keresztül. Az előző kísérleti eredményekben a pozitív elektród szimmetrikus akkumulátort választottuk ki a nedvesség kiküszöbölésére és az R-H + mechanizmust a karbonát interferenciájára, hogy képmechanizmust képezzenek, és a pozitív elektród szimmetriás akkumulátor magas hőmérsékletű tárolási és magas hőmérsékletű túltöltési tesztjét választottuk..

Hidrogén. Ezért a karbonát oldat nem jön létre. 3 Következtetések (1) 20 ciklus vagy túltöltési kísérlet után a GC eredmények azt mutatják, hogy a teljes akkumulátor és a negatív szimmetriájú akkumulátorok mindegyike rendelkezik H2-vel, és a pozitív elektród szimmetriájú akkumulátor nem H2..

Az oldalfelület proton-elektrolit-oxid (R-H +), azaz R-H + jelenlétét mutatja a pozitív és negatív elemek között asszociált termékként, a pozitív elektróda előállításával a lerakódás során hidrogén van a negatív elektródában, így külön pozitív elektród A szimmetria akkumulátornak nincs H2 megjelenése. A pozitív elektród szimmetriájú akkumulátor elektróda felületi melléktermék lerakódási mennyisége kicsi, és a töltésátviteli impedancia minimálisra csökken 20 hetes ciklus után. (2) A pozitív elektród szimmetriájú akkumulátor 20 hetes használata után a mikronedvesség újrainjektálása 3 hétig folytatódott, a GC eredmények H2-t mutatnak ki, ami azt jelzi, hogy a szimmetriaakkumulátor belsejében az eredeti mikronedvesség elhanyagolható..

(3) A karbonát hidrolízisének további ellenőrzéséhez válassza ki a pozitív szimmetriájú elemet. Összefoglalva, a pozitív szimmetriájú akkumulátor kizárhatja a mikro nedvességet, és az R-H + a hidrogén-ellenőrzés hatására a karbonát képmechanizmusát eredményezi.. A pozitív elektród szimmetriájú akkumulátor még magas hőmérsékletű tárolás és magas hőmérsékletű túltöltési teszt után sem tartalmaz hidrogént.

Ezért a karbonát oldat nem jön létre. 引用本文:袁雪芹,杨雷.三元锂离子电池氢气出现原因探索[J].

储能科学与技术,2021,10(01):150-155.YUANXueqin, YANGLei.Az NCM-lítium-ion akkumulátorok hidrogéntermelésének okának feltárása[J].

EnergyStorageScienceandTechnology 2021, 10 (01): 150-155. Levelező szerző: Yuan Xueqin (1989-), nő, előadó, kutatási iránya a lítium-ion akkumulátor anyaga, E-mail:22000023@wxc.edu.

cn..

LÉPJEN KAPCSOLATBA VELÜNK
Csak mondd el nekünk az Ön igényeit, többet tehetünk, mint amit el tudunk képzelni.
Küldje el a lekérdezést
Chat with Us

Küldje el a lekérdezést

Válasszon másik nyelvet
English
العربية
Deutsch
Español
français
italiano
日本語
한국어
Português
русский
简体中文
繁體中文
Afrikaans
አማርኛ
Azərbaycan
Беларуская
български
বাংলা
Bosanski
Català
Sugbuanon
Corsu
čeština
Cymraeg
dansk
Ελληνικά
Esperanto
Eesti
Euskara
فارسی
Suomi
Frysk
Gaeilgenah
Gàidhlig
Galego
ગુજરાતી
Hausa
Ōlelo Hawaiʻi
हिन्दी
Hmong
Hrvatski
Kreyòl ayisyen
Magyar
հայերեն
bahasa Indonesia
Igbo
Íslenska
עִברִית
Basa Jawa
ქართველი
Қазақ Тілі
ខ្មែរ
ಕನ್ನಡ
Kurdî (Kurmancî)
Кыргызча
Latin
Lëtzebuergesch
ລາວ
lietuvių
latviešu valoda‎
Malagasy
Maori
Македонски
മലയാളം
Монгол
मराठी
Bahasa Melayu
Maltese
ဗမာ
नेपाली
Nederlands
norsk
Chicheŵa
ਪੰਜਾਬੀ
Polski
پښتو
Română
سنڌي
සිංහල
Slovenčina
Slovenščina
Faasamoa
Shona
Af Soomaali
Shqip
Српски
Sesotho
Sundanese
svenska
Kiswahili
தமிழ்
తెలుగు
Точики
ภาษาไทย
Pilipino
Türkçe
Українська
اردو
O'zbek
Tiếng Việt
Xhosa
יידיש
èdè Yorùbá
Zulu
Aktuális nyelv:Magyar