Analiza CATL fosfat de încărcare a bateriei cu litiu cauza atenuării performanței de stocare la temperatură ridicată

作者：Iflowpower – Kaasaskantava elektrijaama tarnija

Catlcatl folosește bateria sa comercială cu ioni de fosfat de fier litiu pentru a explora motivele pierderii capacității de stocare într-un spațiu electric, 60 ° C. Mecanismul de atenuare a capacității bateriei din sistemul de nivel al bateriei și al stâlpilor prin caracterizare fizică și evaluarea performanței electrochimice. I.

Experimente experimentale de proces folosind producția CATL de baterie cu ioni fosfat pătrați cu 86AH. Bateria este un material electrod pozitiv în LifePO4, grafitul este un material electrod negativ, folosind un separator de polietilenă și un electrolit LiPF6. Selectați 20 de baterii aproape de același lot și performanța electrică de stocat, testați performanța electrică a bateriei.

Bateria 100% SOC 60°C este stocată într-o presă între 2,50 și 3,65V, o descărcare de 0.

Mărire 5C - ciclu de încărcare. Apoi, bateria completă reîncărcabilă este depozitată la 60 ° C. Astfel de repetate, înregistrarea procesului de atenuare a capacității bateriei.

În timpul fiecărui test de capacitate, este testată rezistența internă DC (DCR) a bateriei 5C / 30S. Treceți bateria prin diferite perioade de depozitare și într-o stare complet descărcată, dezasamblată într-o torpedou cu gaz AR. Utilizați microscopul electronic cu scanare cu emisie de câmp pentru a observa morfologia polară, utilizați un analizor de suprafață specific pentru a testa suprafața specifică.

În torpedo, piesa electrodului este sigilată cu o bandă transparentă, iar materialul electrodului este analizat cu ajutorul difractometrului cu raze X. Piesa polară după dizolvarea bateriei este electrodul de lucru, foaia de litiu este contraelectrodul și este echipată într-o baterie cu cataramă CR2032 și proprietățile electrochimice ale plăcii yin și inferioare. Spectrul de impedanță electrochimică al bateriei cu cataramă cu stație de lucru electrochimică.

Analiza conținutului elementar al foii de electrod folosind un spectrometru de emisie cu plasmă cu cuplare inductivă. În al doilea rând, rezultatele discutate 1. Analiza performanței bateriei Figura 1 este atenuarea capacității bateriei și performanța de încărcare și descărcare.

Odată cu prelungirea timpului de stocare, capacitatea bateriei scade treptat. Când timpul de stocare ajunge la 575d, atenuarea capacității bateriei este de 85,8% din capacitatea inițială.

Bateria este încărcată și descărcată la 0,02 C, iar curba de tensiune medie a bateriei conține ioni de litiu încorporați din multitudinea de platforme cauzate de grafit, ceea ce indică faptul că mărirea de 0,02c a fost furnizată structurii de grafit din structura de grafit în timpul procesului de ion de litiu.

Este suficient. , Eliminați în mod eficient efectele polarizării asupra ciclurilor. Figura 1 Atenuarea capacității bateriei și performanța de încărcare și descărcare sunt comparate cu 0.

5, raportul de încărcare și descărcare este redus la 0,02c, ceea ce poate crește doar raportul de reținere a capacității bateriilor de stocare 181 și 575d la 0,8% și 1.

4%. Prin urmare, atenuarea capacității bateriei cauzată de stocarea pe termen lung la temperaturi ridicate este o atenuare ireversibilă a capacității. În plus, se afișează că amplitudinea rezistenței interne DC a bateriei crește și nu este semnificativă, ceea ce arată, de asemenea, că polarizarea internă a bateriei nu este o cauză importantă a atenuării ireversibile a capacității bateriei de stocare a calendarului.

2. Analiza mecanismului de atenuare a capacității bateriei Pentru a analiza sursa capacității bateriei, bateria este încărcată la 100% SOC sau descărcată la 100% DOD după mărire 1C. Analiza stâlpului demontat pentru a examina efectele stocării la temperaturi ridicate asupra structurii, compoziției elementare și proprietăților electrochimice ale yinului și ale materialului activ inferior.

Analiza de imersiune a diferitelor catode a bateriei cu timp de stocare la temperatură ridicată alunecă în harta 100% DOD XRD. În comparație cu spectrul standard XRD al LifePO4 și FEPO4, toate vârfurile de difracție ale lamei polare corespund, fără fază diferită. Figura 2 Spectrul XRD al catodului bateriei de diferite timpi de stocare Memorie la temperatură ridicată Proprietățile electrochimice ale foii electrodului din spate reduc timpii de stocare diferiți la 100% SOC, în care electrodul este utilizat ca electrod de lucru Baterie, test de încărcare și descărcare cu 0.

mărire 1C. Primul raport de descărcare a substanței active catodice a diferitelor baterii cu timp de stocare este mai mare de 155 mAh / g, iar capacitatea specifică a substanței active catodice fără acumulator este aproape de stocarea structurii LIFEPO4 fără deteriorare evidentă. Încărcarea cu tensiune constantă a bateriei cu cataramă din Figura 3 (c) este ușor adăugată, dar cantitatea totală de încărcare este încă aproape de capacitatea specifică a substanței active catodului fără acumulator.

Polarizarea catodului bateriei după 575D este crescută, dar capacitatea de stocare cu litiu a materialului catodului nu este afectată și depunerea produsului de descompunere a electrolitului în procedura stocată poate fi legată. Smochin. 3 este o baterie cu cataramă în care curba de încărcare și descărcare a unei baterii cu cataramă este asamblată de un electrod interior al unei baterii nerezolvate este de la 181 și, respectiv, 575d cu 335.

6 și, respectiv, 327,1 mAh/g. Bateria cu cataramă a anodului acumulatorului stocat este inversată ca fiind 0.

8% și 3,0%, indicând faptul că stocarea la temperatură ridicată a grafitului de litiu este, de asemenea, foarte mică. Din perspectiva siguranței bateriei, cantitatea totală de anod din întreaga baterie depășește de obicei 10% din capacitatea totală totală a catodului, astfel încât atenuarea ireversibilă a capacității anodului cauzată de stocarea la temperaturi ridicate nu afectează capacitatea întregii baterii.

Stocare 181 și 575D Anodul este prima capacitate a raportului de încărcare a cantității de neoprit de 90,4% și, respectiv, 84,5% din primul raport de încărcare a anodului, iar rata de reținere a capacității a bateriei reale este apropiată.

Prin urmare, motivul important pentru atenuarea capacității bateriei este pierderea ionilor de litiu activi din toate bateriile. Pe scurt, stocarea la temperaturi ridicate nu va afecta semnificativ deintercalarea electrozilor LIFEPO4 și grafit. Baterie de stocare 100% DOD la temperatură înaltă Catodul unei pelele este prezența, cauza cantității de ion de litiu capabilă să primească anodul nu este o schimbare semnificativă a capacității de a schimba delat materialul electrodului activ, ci din cauza bateriei din baterie.

Numărul de ioni devine mai mic. Ionul de litiu activ din baterie este consumat de interfața electrod / electrolit a interfeței electrod / electrolit, iar cauza principală a pierderii de ioni de litiu activ ajută la aprofundarea conștientizării mecanismului de pierdere a capacității de stocare. Analiza micropatologică polară a particulelor LifePO4 în catod în catod, dimensiunea particulelor este de aproximativ 200 nm; după stocarea 181D, dimensiunea golului dintre particulele LIFEPO4 nu este modificată semnificativ; după stocarea 575D, decalajul dintre particule este redus semnificativ.

În anodul de grafit, pe măsură ce timpul de depozitare a crescut, cantitatea de produs reactiv lateral este, de asemenea, modificată [Fig. 4 (d), (e), (f)]. Produsul sub-reactiv în procedura de stocare la temperatură înaltă este depus în pol, iar morfologia polului este modificată.

Pentru a caracteriza influența subreacției la pierderea de ion litiu activ menționată mai sus, conținutul de Li din elementul yin și masculin este analizat în continuare pentru a studia cauza principală a pierderii ionilor de litiu activ. Figura 4 Tabelul 1 cu morfologia stâlpilor bateriei este un rezultat al testului ICP-OES al anodului yin al bateriei SOC 100%. Modificarea conținutului de Li din catod nu este evidentă.

Conținutul LI al anodului este, de asemenea, menținut la același nivel, astfel încât cantitatea totală de intensitate a yinului și a polului de bătrân LI în baterii cu timp de stocare diferit este substanțial neschimbată. Tabelul 1 Conținutul de element polar al bateriilor cu timp de stocare diferit (100% SOC) Deoarece foaia catodică a bateriei 100% SOC conține foarte puțin, pierderea ionului de litiu activ este important să se depună în anod. În depozitul 100% SOC la temperatură ridicată, anodul se află într-o stare în care potiul este într-o stare în care potențialul este foarte scăzut, iar electrolitul reacţionează cu uşurinţă la suprafaţa sa, iar ionii de litiu sunt consumaţi, precum şi produsele reactive secundare care conţin litiu.

Pentru a determina compoziția suprafeței de litiu solubil a anodului, demontarea bateriei 100% DOD este titrată, iar rezultatele sunt prezentate în Tabelul 2. Tabelul 2100% baterie DOD Anodul de litiu solubil constituie suprafața anodului într-o morfologie de carbonat, care crește pe măsură ce timpul de stocare este prelungit (vezi Tabelul 2), indicând faptul că procesul de stocare a bateriei produce un număr mare de componente anorganice de sare de litiu. Sarea anorganică este un produs important al reacției de reducere a solventului, care este cauzată de o cantitate mare de descompunere a electrolitului în timpul depozitării bateriei.

Dinamica reacției electrodului Spectroscopia electrochimică de evacuare (vezi Figura 5), ​​deși RCT catodul crește odată cu timpul de stocare la temperaturi ridicate [Fig. 5 (a)], dar catodul RCT este mai mic, rezistența internă a bateriei este, de asemenea, mică. Anod EIS [Fig.

5 (b)] RSEI nu este evident cu timpul de stocare, dar RCT este prelungit cu timpul de stocare. Datorită depunerii produsului subreacției electrolitului în timpul depozitării la temperaturi ridicate, suprafața raportului anodului scade odată cu timpul de stocare, iar suprafața specifică anodului bateriei 0, 181 și 575d este de 3,42, 2.

97 și 1,84cm2/g. Suprafața raportului anodului scade activitatea de reacție electrochimică care are loc pe suprafața anodului, rezultând o creștere a rezistenței de transfer de sarcină RCT pe suprafața anodului / electrolitului.

Smochin. 5 este descrisă în spectrul de impedanță electrochimică al bateriei cu cataramă. În timpul procesului de stocare la temperatură înaltă, anodul în stare de litiu este într-o stare de potențial scăzut, iar reacția de reducere a electrolitului consumă ioni de litiu activi și în final generează o sare de litiu anorganică; electroliză adăugată la temperatură ridicată Viteza de reacție de reducere a lichidului, permițând o cantitate mare de ion de litiu (Figura 6).

În plus, produsul reactiv din partea anodului se depune, filmul SEI este îngroșat, ceea ce duce la deteriorarea performanței cinetice a electrodului. Figura 6, este prezentată mașina de atenuare a capacității de stocare. 3.

Performanța de stocare la temperatură ridicată a bateriei Îmbunătățită datorită pierderii capacității în procesul de stocare la temperatură ridicată a bateriei pierderi importante de ioni de litiu cauzate de reacțiile secundare de la suprafața anodului, Deoarece adăugarea de aditivi de stabilizare termică a filmului SEI (ASR) poate îmbunătăți stabilitatea la temperatură ridicată a filmului SEI, reduce reactivitatea laterală a suprafeței anodului, reduce pierderile active de ioni de litiu. Figura 7 Diferitele curbe de stocare a bateriei cu electroliți și infrastructura de termostabilitate a membranei SEI adaugă 1% ASR poate îmbunătăți în mod eficient durata de viață de stocare la temperaturi ridicate a bateriei. După adăugarea de 1% ASR, rata de retenție a capacității 575D a crescut de la 85.

8% până la 87,5% [Figura 7 (a)]. Rata de rulare DCR este semnificativ mai mică decât cea a electrolitului de bază, iar conținutul de compus care conține litiu solubil în anod a scăzut, de asemenea (Tabelul 3).

Analiza DSC este efectuată pe anodul bateriei 100% SOC [Fig. 7 (b)], absorbția de căldură atinge vârfurile sub 100 ° C pentru solventul rezidual. Tabelul 3 Înaintea bateriei cu litiu solubil anod 100% DOD, se adaugă litiu solubil anod, iar anodul 90 ° C începe să exoterme, care este descompus pentru suprafața anodului SEI; după adăugarea ASR, temperatura de descompunere crește la 101 ° C.

După adăugarea ASR, stabilitatea termică a SEI este îmbunătățită semnificativ, iar pierderea de ioni de litiu activ poate fi redusă în mod eficient, iar durata de stocare a bateriei poate fi îmbunătățită. În al treilea rând, concluzia finală analizează proprietățile electrochimice, fizica polară și proprietățile electrochimice ale bateriei cu ioni fosfat comercializate de stocare la temperatură înaltă și a constatat că pierderea capacității bateriei în stocarea la temperaturi înalte este importantă de la un electrolit de reducere a anodului cu potențial scăzut. , Rezultând pierderi active de ioni de litiu.

Produsul subreactiv al electrolitului de reducere a anodului este depus într-un anod, iar componenta anorganică din depozit împiedică difuzia ionilor de litiu, astfel încât cinetica reacției anodului scade. Prin adăugarea termostabilității membranei SEI în electrolit pentru a îmbunătăți în mod eficient stabilitatea termică a filmului SEI, pentru a reduce reacția de reducere a electrolitului, pentru a reduce consumul de ioni de litiu activ și pentru a îmbunătăți durata de viață la temperaturi ridicate.