Analîza CATL fosfatê ya barkirina battera lîtiumê kêmbûna performansa hilanîna germahiya bilind sedema

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - ซัพพลายเออร์สถานีพลังงานแบบพกพา

Catlcatl pîlê xweya bazirganî ya lîtium hesin fosfatê ion bikar tîne da ku sedemên xwe yên windakirina kapasîteya hilanînê li cîhek elektrîkê, 60 ° C, bikole. Mekanîzmaya kêmkirina kapasîteya batterê ji pergala asta baterî û polê ji hêla taybetmendiya laşî û nirxandina performansa elektrokîmyayî ve. I.

Ceribandinên pêvajoya ceribandinê ku hilberîna CATL ya pîlê ion fosfatê çargoşe bi 86AH bikar tînin. Pîl di LifePO4 de materyalek elektrodek erênî ye, grafît materyalek elektrodek neyînî ye, ku veqetandina polîetîlen û elektrolîtek LiPF6 bikar tîne. Ji bo hilanînê 20 bataryayên nêzî heman hevîrê û performansa elektrîkê hilbijêrin, performansa elektrîkê ya pîlê biceribînin.

100% SOC battery 60 ° C di çapxaneyê de di navbera 2.50 heta 3.65V de tê hilanîn, dakêşana 0.

Mezinkirina 5C - çerxa barkirinê. Dûv re battera tije ya veşarjêkirî di 60 ° C de tê hilanîn. Bi vî rengî dubare, tomarkirina pêvajoya kêmbûna kapasîteya pîlê.

Di dema her ceribandina kapasîteyê de, berxwedana navxweyî ya DC (DCR) ya pîlê 5C / 30S tê ceribandin. Pîlê di nav demên hilanînê yên cihêreng de û di rewşek bi tevahî veqetandî de, di qutiyek destmala gazê ya AR de ji hev veqetînin. Ji bo çavdêrîkirina morfolojiya polar, mîkroskopa elektronîkî ya şopandina belavkirina zeviyê bikar bînin, ji bo ceribandina qada rûbera taybetî analîzerek rûkalek taybetî bikar bînin.

Di qutiya destikê de, perçeya elektrodê bi kasetek zelal tête girtin, û materyalê elektrodê bi karanîna difraktometreya tîrêjê tê analîz kirin. Parçeya polar piştî hilweşandina pîlê elektroda xebatê ye, pelê lîtiumê elektrodê dijber e, û di nav bataryayek CR2032 de, û taybetmendiyên elektrokîmyayî yên yin û plakaya jêrîn e. Spectruma impedansê ya elektrokîmyayî ya bataryayê ya bi qereqola xebata elektrokîmyayî.

Analîzkirina naveroka elementê ya pelê elektrodê bi karanîna spektrometerek belavbûna plazmayê ya hevgirtî ya induktîf. Ya duyemîn, encamên nîqaş 1. Analîzkirina performansa bataryayê Figure 1 kêmbûna kapasîteya pîlê û performansa barkirin û dakêşanê ye.

Bi dirêjkirina dema hilanînê, kapasîteya batterê hêdî hêdî têk diçe. Dema ku dema hilanînê digihîje 575d, kêmbûna kapasîteya pîlê %85,8 ji kapasîteya destpêkê ye.

Pîl di 0.02 C de tê barkirin û dakêşandin, û tîrêjê voltaja bataryayê ya navîn îyonên lîtiumê yên ku ji pir platformên ku ji hêla grafît ve hatî vegirtin vedihewîne, ev destnîşan dike ku mezinbûna 0.02c di dema pêvajoya lîtiumê de ji avahiya grafîtê re di avahiya grafîtê de hatî peyda kirin.

Ew bes e. , Bi bandor bandorên polarîzasyonê yên li ser cycles hilweşînin. Figure 1 Kêmbûna kapasîteya pîlê û performansa barkirin û dakêşandinê bi 0-ê re têne berhev kirin.

5 mezinkirin, rêjeya barkirin û dakêşandinê bi 0,02c kêm dibe, ku tenê dikare rêjeya ragirtina kapasîteya hilanînê 181 û 575d bataryayên 0,8% û 1 zêde bike.

4%. Ji ber vê yekê, kêmbûna kapasîteya batterê ya ku ji hêla hilanîna germahiya bilind a demdirêj ve hatî çêkirin, kêmbûna kapasîteya neveger e. Wekî din, tê xuyang kirin ku mezinahiya berxwedana hundurê DC ya pîlê zêde dibe û ne girîng e, ev jî nîşan dide ku polarîzasyona hundurîn a pîlê ne sedemek girîng a kêmbûna bêvegera kapasîteya hilanîna salnameyê ye.

2. Analîza Mekanîzmaya Kêmkirina Kapasîteya Pîlê Ji bo analîzkirina çavkaniya kapasîteya pîlê, pîlê 100% SOC tê barkirin an jî piştî mezinkirina 1C heya 100% DOD tê derxistin. Analîza stûna hilweşandî ji bo vekolîna bandorên hilanîna germahiya bilind li ser avahî, pêkhatina hêmanan û taybetmendiyên elektrokîmyayî yên yin û materyalê çalak ên jêrîn.

Analîzkirina dakêşanê ya katoda baterî ya dema hilanînê ya germahiya bilind di 100% nexşeya DOD XRD de diherike. Bi berhevoka standarda XRD ya LifePO4 û FEPO4 re, hemî lûtkeyên difraksîyonê yên slide polar hevûdu ne, qonaxek cûda tune. Figure 2 Spektroma XRD ya katoda pîlê ya demên hilanînê yên cihêreng Taybetmendiyên elektrokîmyayî yên pelê elektroda paşîn a bîranîna germahiya bilind demên hilanînê yên cihêreng di 100% SOC de kêm dikin, ku tê de elektrod wekî elektroda xebatê tê bikar anîn.

1C mezinkirin. Rêjeya dakêşana yekem a madeya çalak a katodê ya bataryayên dema hilanînê yên cihêreng ji 155 mAh / g bilindtir e, û kapasîteya taybetî ya madeya çalak a katodê bêyî pîlê hilanînê nêzîkê hilanîna avahiya LIFEPO4 bêyî zirarek eşkere ye. Barkirina voltaja domdar a bataryaya buckle ya di jimar 3 (c) de hinekî hatî zêdekirin, lê hêjmara giştî ya barkirinê hîn jî nêzî kapasîteya taybetî ya madeya çalak a katodê ye bêyî pîlê hilanînê.

Polarîzasyona katoda pîlê piştî 575D zêde dibe, lê kapasîteya hilanîna lîtiumê ya materyalê katodê bandor nake, û dibe ku hilanîna hilberê hilweşandina elektrolîtê di prosedûra hilanînê de têkildar be. Keman. 3 pîlê kulmek e ku tê de kêşa barkirin û dakêşana bataryayek bikêr ji hêla elektrodek hundurîn a pîlê neçareserkirî ve hatî berhev kirin, bi rêzê ve ji 181 û 575d, bi 335 e.

6 û 327.1 mAh / g, bi rêzê ve. Pîlê kulmê ya anoda batarya hilanîn wekî 0 tê guheztin.

8% û 3.0%, nîşan dide ku hilanîna germahiya bilind a grafît lîtium jî pir piçûk e. Ji bo perspektîfa ewlehiya pîlê, hêjmara giştî ya anodê di tevahî pîlê de bi gelemperî ji% 10 ji kapasîteya tevahî katodê derbas dibe, ji ber vê yekê kêmbûna kapasîteya nevegera anodê ya ku ji hêla hilanîna germahiya bilind ve hatî çêkirin bandorê li ser kapasîteya tevahî pîlê nake.

Storage 181 û 575D Anode kapasîteya rêjeya barkirinê ya yekem e ku bi rêzê ve 90,4% û 84,5% ji rêjeya barkirina yekem a anodê ya bêrawestan e, û rêjeya ragirtina kapasîteya pîlê rastîn nêzîk e.

Ji ber vê yekê, sedema girîng a kêmbûna kapasîteya batterê windakirina îyonên lîtiumê yên çalak di hemî pîlê de ye. Bi kurtahî, hilanîna germahiya bilind dê bandorek girîng li ser veqetandina elektrodên LIFEPO4 û grafît neke. 100% DOD batarya hilanînê ya germahiya bilind Katoda pelê hebûna ye, sedema mîqdara îyona lîtiumê ya ku bikaribe anode werbigire ne guherînek girîng e di şiyana guheztina delalîkî ya materyalê elektrodê çalak de, lê ji ber batarya di pîlê de ye.

Hejmara îyonan kêm dibe. Iyona lîtiumê ya çalak a di pîlê de ji hêla navbera elektrod / elektrolîtê ya navbera elektrod / elektrolîtê ve tê vexwarin, û sedema bingehîn a windabûna îyona lîtiumê ya çalak arîkariya kûrkirina hişmendiya mekanîzmaya windakirina kapasîteya hilanînê dike. Analîzên mîkropatolojîk ên polar ên perçeyên LifePO4 yên di katodê de di katodê de, mezinahiya perçeyê bi qasî 200 nm e; piştî hilanîna 181D, mezinahiya valahiyê ya di navbera perçeyên LIFEPO4 de bi girîngî nayê guhertin; piştî hilanîna 575D, valahiya di navbera pirtikan de pir kêm dibe.

Di anoda grafît de, her ku dema hilanînê zêde bûye, hêjmara hilbera reaktîf a alî jî tê guheztin [Fig. 4 (d), (e), (f)]. Hilbera sub-reaktîf di prosedûra hilanînê ya germahiya bilind de di polê de tê razandin, û morfolojiya polê tê guheztin.

Ji bo ku bandora jêr-reaksiyonê ya li ser windabûna îyona lîtiumê ya jorîn were destnîşan kirin, naveroka Li di hêmana yin û male de bêtir tê analîz kirin da ku sedema bingehîn a windabûna îyona lîtiumê ya çalak lêkolîn bike. Figure 4 Tabloya morfolojiya pola pîlê 1 encamek testa ICP-OES ya 100% SOC-ê anode yin e. Guhertina naveroka Li di katodê de ne diyar e.

Naveroka LI ya anodê jî di heman astê de tê domandin, ji ber vê yekê hêjmara giştî ya tundiya yin û pola pîr LI di bataryayên demên hilanînê yên cihêreng de bi giranî nayê guhertin. Tablo 1 Pîlên dema hilanînê yên cihêreng (100% SOC) naveroka hêmana polar Ji ber ku pelika katodê ya 100% SOC pir kêm dihewîne, windakirina îyona lîtiumê ya çalak girîng e ku di anodê de were razandin. Di hilanîna germahiya bilind a 100% SOC de, anodê di rewşek de ye ku potîum di rewşek de ye ku tê de potansiyel pir kêm e, û elektrolît bi hêsanî li ser rûyê xwe reaksiyonê dike, û îyonên lîtiumê têne xerc kirin, û hilberên reaktîf ên alîgirê lîtium-ê hene.

Ji bo destnîşankirina pêkhatina rûbera lîtiumê ya anodê ya çareserker, hilweşandina 100% battera DOD-ê tê tîtir kirin, û encam di Tablo 2 de têne destnîşan kirin. Tabloya 2100% DOD pîlê DOD lîtîyûma çareserkirî ya anodê di morfolojiya karbonat de rûbera anodê pêk tîne, ku her ku dema hilanînê dirêj dibe zêde dibe (li Tablo 2 binêre), ev destnîşan dike ku pêvajoya hilanîna pîlê hejmareke mezin ji pêkhateyên xwêya lîtiumê ya neorganîk çêdike. Xwêya neorganîk hilberek girîng a reaksiyona kêmkirina çareserkerê ye, ku di dema hilanîna bataryayê de ji ber perçebûna pir mezin a elektrolîtê pêk tê.

Dînamîkên Reaksiyona Elektrodê Spectroscopy Exhaust Elektrokîmyayî (binihêre Figure 5), her çend RCT-ya katodê bi dema hilanîna germahiya bilind re zêde dibe [Hêjî. 5 (a)], lê katodê RCT piçûktir e, berxwedana navxweyî ya pîlê jî piçûk e. Anode EIS [Wêne.

5 (b)] RSEi bi dema hilanînê re ne diyar e, lê RCT bi dema hilanînê re dirêj dibe. Ji ber hilweşandina hilbera reaksiyonê ya elektrolîtê di dema hilanîna germahiya bilind de, qada rûbera rêjeya anode bi dema hilanînê re kêm dibe, û qada rûbera taybetî ya anodê ya 0, 181 û 575d pîlê 3,42, 2 e.

97 û 1,84cm2 / g. Qada rûbera rêjeya anodê çalakiya reaksiyona elektrokîmyayî ya ku li ser rûyê anodê pêk tê kêm dike, di encamê de zêdebûna berxwedana veguheztina barkêş RCT li ser rûyê anode / elektrolîtê zêde dibe.

Keman. 5 di spektora impedansê ya elektrokîmyayî ya pîlê buckle de tête diyar kirin. Di pêvajoya hilanîna germahiya bilind de, anoda dewleta lîtiumê di rewşek potansiyela nizm de ye, û reaksiyona kêmkirina elektrolîtê yonên lîtiumê çalak dixwe, û di dawiyê de xwêyek lîtiumê ya neorganîk çêdike; germahiya bilind zêde elektrolîz Rêjeya reaksiyonê ya kêmkirina avî, ku mîqdarek mezin îyona lîtiumê pêk tîne (Wêne 6).

Wekî din, depoyên hilbera reaktîf a aliyê anodê, fîlima SEI qalind dibe, û di encamê de performansa kînetîkî ya elektrodê xirab dibe. Wêneyê 6, makîneya kêmkirina kapasîteya hilanînê tê xuyang kirin. 3.

Performansa hilanîna germahiya bilind a batterê Ji ber windabûna kapasîteya di pêvajoya hilanîna germahiya bilind a batterê de windabûna girîng a îyona lîtiumê ya ku ji ber reaksiyonên aliyî yên ji rûyê anodê çêdibe çêtir bûye, Ji ber ku lêzêdekirina fîlima SEI-ê lêzêdekerên germî yên stabîlker (ASR) dikare aramiya germahiya bilind a fîlima SEI zêde bike, reaktîvîteya aliyî ya rûyê anodê kêm bike, windabûna lîtiumê ya çalak kêm bike. Figure 7 Cûreyên hilanîna bataryaya elektrolîtê û binesaziya termostabiliya membrana SEI% 1 ASR zêde dikin dikarin bi bandor jiyana hilanîna germahiya bilind a pîlê baştir bikin. Piştî lê zêdekirina 1% ASR, rêjeya ragirtina kapasîteya 575D ji 85 zêde bû.

8% ber 87,5% [Wêne 7 (a)]. Rêjeya Rollingê ya DCR ji ya elektrolîta bingehîn bi girîngî kêmtir e, û naveroka pêkhateya lîtiumê ya ku di nav anodê de vedihewîne jî kêm bûye (Table 3).

Analîzkirina DSC li ser 100% anoda bataryayê ya SOC tête kirin [Hêjî. 7 (b)], lûtkeya vegirtina germê di binê 100 ° C de ji bo helwêstê mayî ye. Tablo 3 Berî lîtyuma çareserkirî ya anode 100% DOD pîlê, lîtyuma çareserkirî ya anode tê zêdekirin, û anoda 90 ° C dest bi germbûnê dike, ku ji bo rûbera anodê SEI tê hilweşandin; piştî lê zêdekirina ASR, germahiya hilweşandinê heya 101 ° C zêde dibe.

Piştî lê zêdekirina ASR, aramiya germî ya SEI bi girîngî çêtir dibe, û windabûna îyona lîtiumê bi bandor dikare were kêm kirin, û jiyana hilanîna batterê dikare were baştir kirin. Ya sêyemîn, encamnameya paşîn taybetmendiyên elektrokîmyayî, fizîkî ya polar û taybetmendiyên elektrokîmyayî yên hilanîna germahiya bilind a bataryaya fosfatê ya bazirganî ya bazirganî analîz dike, û dît ku windabûna kapasîteya bateriyê di hilanîna germahiya bilind de ji elektrolîtek kêmkirina anodê di potansiyela kêm de girîng e. , Di encamê de windabûna lîtium ion çalak e.

Hilbera jêr-reaktîf a elektrolîta kêmkirina anodê di anodekê de tê razandin, û pêkhateya neorganîkî ya di depoyê de belavbûna îyona lîtiumê asteng dike, ji ber vê yekê kînetîka reaksiyona anodê kêm dibe. Bi lêzêdekirina germahiya membrana SEI-yê di elektrolîtê de da ku bi bandor aramiya germî ya fîlima SEI-ê baştir bike, reaksiyona kêmkirina elektrolîtê kêm bike, xerckirina îyona lîtiumê ya çalak kêm bike, û jiyana hilanîna germahiya bilind baştir bike.