Analiżi ta &39;CATL phosphate iċċarġjar batterija tal-litju temperatura għolja ħażna prestazzjoni attenwazzjoni kawża

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - ซัพพลายเออร์สถานีพลังงานแบบพกพา

Catlcatl juża l-batterija tal-jone tal-fosfat tal-ħadid tal-litju kummerċjali tiegħu biex jesplora r-raġunijiet tiegħu għat-telf tal-kapaċità tal-ħażna fi spazju elettriku, 60 ° C. Mekkaniżmu ta &39;attenwazzjoni tal-kapaċità tal-batterija minn sistema ta&39; livell ta &39;batterija u arblu permezz ta&39; karatterizzazzjoni fiżika u evalwazzjoni tal-prestazzjoni elettrokimika. I.

Esperimenti ta &39;proċess sperimentali li jużaw produzzjoni CATL ta&39; batterija tal-jone tal-fosfat kwadru b&39;86AH. Il-batterija hija materjal ta &39;elettrodu pożittiv f&39;LifePO4, il-grafita hija materjal ta&39; elettrodu negattiv, bl-użu ta &39;separatur tal-polyethylene u elettrolit LiPF6. Agħżel 20 batterija qrib l-istess lott u prestazzjoni elettrika biex taħżen, ittestja l-prestazzjoni elettrika tal-batterija.

100% SOC batterija 60 ° C hija maħżuna fi pressa bejn 2.50 sa 3.65V, skariku ta &39;0.

Ingrandiment 5C - ċiklu ta &39;ċċarġjar. Imbagħad il-batterija rikarikabbli sħiħa tinħażen f&39;60 ° C. Tali ripetuti, jirreġistraw il-proċess ta &39;attenwazzjoni tal-kapaċità tal-batterija.

Matul kull test tal-kapaċità, ir-reżistenza interna DC (DCR) tal-batterija 5C / 30S tiġi ttestjata. Ħu l-batterija permezz ta &39;ħinijiet ta&39; ħażna differenti u fi stat kompletament skarikat, żarmat f&39;kaxxa tal-ingwanti tal-gass AR. Uża mikroskopju elettroniku tal-iskannjar tal-emissjoni tal-kamp biex tosserva l-morfoloġija polari, uża analizzatur tal-wiċċ speċifiku biex tittestja l-erja tal-wiċċ speċifika.

Fil-kaxxa tal-ingwanti, il-biċċa tal-elettrodu hija ssiġillata b&39;tejp trasparenti, u l-materjal tal-elettrodu jiġi analizzat bl-użu tad-diffrattometru tar-raġġi X. Il-biċċa polari wara x-xoljiment tal-batterija hija l-elettrodu tax-xogħol, il-folja tal-litju hija l-kontro elettrodu, u hija mgħammra f&39;batterija tal-bokkla CR2032, u l-proprjetajiet elettrokimiċi tal-pjanċa yin u inferjuri. Spettru ta &39;impedenza elettrokimika tal-batterija tal-bokkla b&39;stazzjon tax-xogħol elettrokimiku.

Analiżi tal-kontenut elementali tal-folja ta &39;l-elettrodu bl-użu ta&39; spettrometru ta &39;emissjoni tal-plażma ta&39; akkoppjar induttiv. It-tieni, ir-riżultati diskussi 1. Analiżi tal-prestazzjoni tal-batterija Figura 1 hija attenwazzjoni tal-kapaċità tal-batterija u prestazzjoni ta &39;ċarġ u skariku.

Bl-estensjoni tal-ħin tal-ħażna, il-kapaċità tal-batterija tonqos gradwalment. Meta l-ħin tal-ħażna jilħaq 575d, l-attenwazzjoni tal-kapaċità tal-batterija hija 85.8% tal-kapaċità inizjali.

Il-batterija tiġi ċċarġjata u skarikata f&39;0.02 C, u l-kurva tal-vultaġġ medju tal-batterija fiha joni tal-litju inkorporati mill-pluralità ta &39;pjattaformi kkawżati mill-grafita, li jindika li l-ingrandiment 0.02c ġie fornut lill-istruttura tal-grafita fl-istruttura tal-grafita matul il-proċess tal-jone tal-litju.

Huwa biżżejjed. , Elimina b&39;mod effettiv l-effetti tal-polarizzazzjoni fuq iċ-ċikli. Figura 1 L-attenwazzjoni tal-kapaċità tal-batterija u l-prestazzjoni tal-iċċarġjar u l-ħatt huma mqabbla ma &39;0.

5 ingrandiment, il-proporzjon ta &39;ċarġ u skariku jitnaqqas għal 0.02c, li jista&39; biss iżid il-proporzjon ta &39;żamma tal-kapaċità tal-ħażna 181 u 575d batteriji għal 0.8% u 1.

4%. Għalhekk, l-attenwazzjoni tal-kapaċità tal-batterija kkawżata minn ħażna fit-tul ta &39;temperatura għolja hija attenwazzjoni tal-kapaċità irriversibbli. Barra minn hekk, jintwera li l-amplitudni tar-reżistenza interna DC tal-batterija tiżdied u mhix sinifikanti, li turi wkoll li l-polarizzazzjoni interna tal-batterija mhix kawża importanti tal-kapaċità tal-batterija tal-ħażna tal-kalendarju attenwazzjoni irriversibbli.

2. Analiżi tal-Mekkaniżmu ta&39; Attenwazzjoni tal-Kapaċità tal-Batterija Biex tanalizza s-sors tal-kapaċità tal-batterija, il-batterija tiġi ċċarġjata għal 100% SOC jew skarikata għal 100% DOD wara ingrandiment 1C. Analiżi tal-arblu żarmat biex teżamina l-effetti tal-ħażna f&39;temperatura għolja fuq l-istruttura, il-kompożizzjoni elementali u l-proprjetajiet elettrokimiċi tal-yin u materjal attiv inferjuri.

L-analiżi ta &39;immersjoni ta&39; ħin ta &39;ħażna ta&39; temperatura għolja differenti tal-katodu tal-batterija tiżżerżaq fil-mappa 100% DOD XRD. Meta mqabbel ma &39;l-ispettru standard XRD ta&39; LifePO4 u FEPO4, il-qċaċet kollha tad-diffrazzjoni tal-pjastra polari jikkorrispondu, l-ebda fażi mixxellanja. Figura 2 Spettru XRD tal-katodu tal-batterija ta &39;ħinijiet ta&39; ħażna differenti Memorja ta &39;temperatura għolja folja ta&39; elettrodu ta &39;wara proprjetajiet elettrokimiċi jnaqqsu ħinijiet ta&39; ħażna differenti f&39;100% SOC, li fihom l-elettrodu jintuża bħala l-elettrodu tax-xogħol Batterija, test ta &39;ċarġ u skariku b&39;0.

1C ingrandiment. L-ewwel proporzjon ta &39;skarika tas-sustanza attiva tal-katodu ta&39; batteriji ta &39;ħin ta&39; ħażna differenti huwa ogħla minn 155 mAh / g, u l-kapaċità speċifika tas-sustanza attiva tal-katodu mingħajr il-batterija tal-ħażna hija qrib il-ħażna tal-istruttura LIFEPO4 mingħajr ħsara ovvja. Il-ħlas tal-vultaġġ kostanti tal-batterija tal-bokkla fil-Figura 3 (c) huwa kemmxejn miżjud, iżda l-ammont totali tal-iċċarġjar għadu qrib il-kapaċità speċifika tas-sustanza attiva tal-katodu mingħajr il-batterija tal-ħażna.

Il-polarizzazzjoni tal-katodu tal-batterija wara 575D tiżdied, iżda l-kapaċità tal-ħażna tal-litju tal-materjal tal-katodu mhix affettwata, u d-depożizzjoni tal-prodott tad-dekompożizzjoni tal-elettroliti fil-proċedura maħżuna tista &39;tkun relatata. Fig. 3 hija batterija tal-bokkla li fiha l-kurva ta &39;ċarġ u skariku ta&39; batterija tal-bokkla hija mmuntata minn elettrodu ta &39;ġewwa ta&39; batterija mhux solvuta hija minn 181 u 575d, rispettivament, b&39;335.

6 u 327.1 mAh / g, rispettivament, rispettivament. Il-batterija tal-bokkla tal-anodu tal-batterija maħżuna hija inveracted li tkun 0.

8% u 3.0%, li jindikaw li l-ħażna f&39;temperatura għolja tal-grafita tal-litju hija wkoll żgħira ħafna. Għall-perspettiva tas-sikurezza tal-batterija, l-ammont totali ta &39;anodu fil-batterija kollha ġeneralment jaqbeż l-10% tal-kapaċità totali tal-katodu totali, għalhekk l-attenwazzjoni tal-kapaċità irriversibbli tal-anodu kkawżata minn ħażna f&39;temperatura għolja ma taffettwax il-kapaċità tal-batterija kollha.

Ħażna 181 u 575D L-anodu huwa l-ewwel kapaċità tal-proporzjon ta &39;ċarġ ta&39; l-ammont bla waqfien ta &39;90.4% u 84.5% ta&39; l-ewwel proporzjon ta &39;ċarġ ta&39; l-anodu, rispettivament, u r-rata ta &39;żamma tal-kapaċità tal-batterija attwali hija qrib.

Għalhekk, ir-raġuni importanti għall-attenwazzjoni tal-kapaċità tal-batterija hija t-telf ta &39;jonji tal-litju attivi fil-batteriji kollha. Fil-qosor, il-ħażna f&39;temperatura għolja mhux se taffettwa b&39;mod sinifikanti d-deinterkalazzjoni tal-LIFEPO4 u l-elettrodi tal-grafita. Batterija ta &39;ħażna ta&39; temperatura għolja 100% DOD Il-katodu ta &39;pell huwa preżenza, il-kawża ta&39; l-ammont ta &39;jone tal-litju kapaċi li jirċievi l-anodu mhix bidla sinifikanti fil-kapaċità li tibdel b&39;mod delatiku l-materjal ta&39; l-elettrodu attiv, iżda minħabba l-batterija fil-batterija.

In-numru ta &39;jonji jsir inqas. Il-jone tal-litju attiv fil-batterija huwa kkunsmat mill-interface tal-elettrodu / elettrolit tal-interface tal-elettrodu / elettrolit, u l-kawża ewlenija tat-telf attiv tal-jone tal-litju tgħin biex tapprofondixxi l-għarfien tal-mekkaniżmu tat-telf tal-kapaċità tal-ħażna. Analiżi mikropatoloġika polari tal-partiċelli LifePO4 fil-katodu fil-katodu, id-daqs tal-partiċelli huwa ta &39;madwar 200 nm; wara ħażna 181D, id-daqs vojt bejn il-partiċelli LIFEPO4 ma jinbidelx b&39;mod sinifikanti; wara ħażna 575D, id-distakk bejn il-partiċelli jitnaqqas b&39;mod sinifikanti.

Fl-anodu tal-grafita, hekk kif il-ħin tal-ħażna żdied, l-ammont ta &39;prodott reattiv tal-ġenb jinbidel ukoll [Fig. 4 (d), (e), (f)]. Il-prodott sub-reattiv fil-proċedura maħżuna f&39;temperatura għolja huwa depożitat fl-arblu, u l-morfoloġija tal-arblu tinbidel.

Sabiex tikkaratterizza l-influwenza tas-sub-reazzjoni għat-telf attiv tal-jone tal-litju msemmi hawn fuq, il-kontenut ta &39;Li fl-element yin u maskili huwa analizzat aktar biex tistudja l-kawża ewlenija tat-telf attiv tal-jone tal-litju. Figura 4 Tabella tal-morfoloġija tal-arblu tal-batterija 1 hija riżultat tat-test ICP-OES ta &39;100% anodu yin tal-batterija SOC. Il-bidla fil-kontenut ta &39;Li fil-katodu mhix ovvja.

Il-kontenut LI tal-anodu jinżamm ukoll fl-istess livell, għalhekk l-ammont totali tal-intensità tal-yin u l-arblu tal-anzjan LI f&39;batteriji ta &39;ħin ta&39; ħażna differenti huwa sostanzjalment mhux mibdul. Tabella 1 Kontenut ta &39;element polari ta&39; batteriji ta &39;ħin ta&39; ħażna differenti (100% SOC) Peress li l-folja tal-katodu tal-batterija 100% SOC fiha baxx ħafna, it-telf ta &39;jone tal-litju attiv huwa importanti li jiġi depożitat fl-anodu. Fil-ħażna ta &39;temperatura għolja ta&39; 100% SOC, l-anodu jinsab fi stat li fih il-potju jinsab fi stat li fih il-potenzjal huwa baxx ħafna, u l-elettrolit jiġi reazzjoni faċilment fil-wiċċ tiegħu, u l-joni tal-litju jiġu kkunsmati, u prodotti reattivi tal-ġenb li fihom il-litju.

Sabiex tiġi ddeterminata l-kompożizzjoni tal-wiċċ tal-litju solubbli tal-anodu, iż-żarmar tal-batterija 100% DOD huwa titrat, u r-riżultati huma murija fit-Tabella 2. Tabella 2100% batterija DOD Anodu tal-litju li jinħall jikkostitwixxi l-wiċċ tal-anodu f&39;morfoloġija karbonat, li tiżdied hekk kif il-ħin tal-ħażna jiġi estiż (ara Tabella 2), li jindika li l-proċess tal-ħażna tal-batterija jipproduċi numru kbir ta &39;komponenti inorganiċi tal-melħ tal-litju. Il-melħ inorganiku huwa prodott importanti tar-reazzjoni tat-tnaqqis tas-solvent, li hija kkawżata minn ammont kbir ta &39;dekompożizzjoni ta&39; elettrolit waqt il-ħażna tal-batterija.

Dinamika ta &39;Reazzjoni ta&39; Elettrodu Spettroskopija ta &39;Exhaust Elettrokimiku (ara Figura 5), ​​għalkemm l-RCT tal-katodu jiżdied mal-ħin tal-ħażna f&39;temperatura għolja [Fig. 5 (a)], iżda l-RCT tal-katodu huwa iżgħar, ir-reżistenza interna tal-batterija hija wkoll żgħira. Anodu EIS [Fig.

5 (b)] RSEI mhuwiex ovvju bil-ħin tal-ħażna, iżda l-RCT huwa mtawwal mal-ħin tal-ħażna. Minħabba d-depożizzjoni tal-prodott ta &39;sub-reazzjoni tal-elettroliti waqt il-ħażna f&39;temperatura għolja, l-erja tal-wiċċ tal-proporzjon tal-anodu tonqos mal-ħin tal-ħażna, u l-erja tal-wiċċ speċifika tal-anodu tal-batterija 0, 181 u 575d hija 3.42, 2.

97 u 1.84cm2 / g. L-erja tas-superfiċje tal-proporzjon tal-anodu tnaqqas l-attività ta &39;reazzjoni elettrokimika li sseħħ fuq il-wiċċ tal-anodu, li tirriżulta f&39;żieda fir-reżistenza tat-trasferiment tal-ħlas RCT fuq il-wiċċ tal-anodu / elettrolit.

Fig. 5 huwa deskritt fl-ispettru ta &39;impedenza elettrokimika tal-batterija tal-bokkla. Matul il-proċess tal-ħażna f&39;temperatura għolja, l-anodu tal-istat tal-litju jinsab fi stat ta &39;potenzjal baxx, u r-reazzjoni tat-tnaqqis tal-elettroliti tikkonsma joni tal-litju attivi, u finalment tiġġenera melħ tal-litju inorganiku; temperatura għolja miżjuda elettroliżi Rata ta &39;reazzjoni ta&39; tnaqqis tal-likwidu, li tippermetti ammont kbir ta &39;jone tal-litju (Figura 6).

Barra minn hekk, id-depożiti tal-prodott reattiv tal-ġenb tal-anodu, il-film SEI huwa mħaxxen, li jirriżulta f&39;deterjorazzjoni tal-prestazzjoni kinetika tal-elettrodu. Figura 6, il-magna tal-attenwazzjoni tal-kapaċità tal-ħażna hija murija. 3.

Prestazzjoni ta &39;ħażna ta&39; temperatura għolja tal-batterija Mtejba minħabba telf ta &39;kapaċità fil-proċess ta&39; ħażna ta &39;temperatura għolja tal-batterija telf importanti tal-jone tal-litju ikkawżat minn reazzjonijiet sekondarji mill-wiċċ tal-anodu, Peress li żżid addittivi ta&39; stabbilizzazzjoni termika tal-film SEI (ASR) tista &39;ttejjeb l-istabbiltà tat-temperatura għolja tal-film SEI, tnaqqas ir-reattività tal-ġenb tal-wiċċ tal-anodu, tnaqqas it-telf attiv tal-jone tal-litju. Figura 7 Il-kurvi differenti tal-ħażna tal-batterija tal-elettroliti u l-infrastruttura tat-termostabilità tal-membrana SEI żid 1% ASR jista &39;jtejjeb b&39;mod effettiv il-ħajja tal-ħażna f&39;temperatura għolja tal-batterija. Wara li żiedet 1% ASR, il-proporzjon taż-żamma tal-kapaċità 575D żdied minn 85.

8% sa 87.5% [Figura 7 (a)]. DCR Rolling Rate hija sinifikament aktar baxxa minn dik tal-elettrolit bażi, u l-kontenut tal-kompost li fih il-litju li jinħall fl-anodu naqas ukoll (Tabella 3).

L-analiżi DSC titwettaq fuq l-anodu tal-batterija 100% SOC [Fig. 7 (b)], l-ogħla assorbiment tas-sħana taħt il-100 ° C għal solvent residwu. Tabella 3 Qabel il-batterija tal-litju li jinħall fl-anodu 100% DOD, jiżdied il-litju li jinħall fl-anodu, u l-anodu 90 ° C jibda joħroġ eżoterm, li jiġi dekompost għall-wiċċ tal-anodu SEI; wara li żżid ASR, it-temperatura tad-dekompożizzjoni tiżdied għal 101 ° C.

Wara li żżid ASR, l-istabbiltà termali ta &39;SEI titjieb b&39;mod sinifikanti, u t-telf attiv tal-jone tal-litju jista&39; jitnaqqas b&39;mod effettiv, u l-ħajja tal-ħażna tal-batterija tista &39;titjieb. It-tielet, il-konklużjoni finali tanalizza l-proprjetajiet elettrokimiċi, il-fiżika polari u l-proprjetajiet elettrokimiċi tal-ħażna f&39;temperatura għolja tal-batterija tal-jone tal-fosfat kummerċjalizzata, u sabet li t-telf tal-kapaċità tal-batterija fil-ħażna f&39;temperatura għolja huwa importanti minn elettrolit ta &39;tnaqqis tal-anodu f&39;potenzjal baxx. , Li jirriżulta f&39;telf attiv tal-jone tal-litju.

Il-prodott sub-reattiv tal-elettrolit tat-tnaqqis tal-anodu huwa depożitat f&39;anodu, u l-komponent inorganiku fid-depożitu jfixkel id-diffużjoni tal-jone tal-litju, sabiex il-kinetika tar-reazzjoni tal-anodu tonqos. Billi żżid it-termostabilità tal-membrana SEI fl-elettrolit biex ittejjeb b&39;mod effettiv l-istabbiltà termali tal-film SEI, tnaqqas ir-reazzjoni ta &39;tnaqqis tal-elettrolit, tnaqqas il-konsum attiv tal-jone tal-litju, u ttejjeb il-ħajja tal-ħażna f&39;temperatura għolja.