CATL فاسفيٽ چارجنگ ليٿيم بيٽري جي اعليٰ درجه حرارت اسٽوريج ڪارڪردگي جي گھٽتائي سبب جو تجزيو

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Προμηθευτής φορητών σταθμών παραγωγής ενέργειας

ڪيٽ ڪيٽ ايل پنهنجي ڪمرشل ليٿيم آئرن فاسفيٽ آئن بيٽري استعمال ڪري ٿو ته جيئن بجلي واري جاءِ، 60 ° C ۾ اسٽوريج جي گنجائش جي نقصان جي سببن کي ڳولي سگهجي. جسماني خاصيت ۽ اليڪٽرڪ ڪيميڪل ڪارڪردگي جي تشخيص ذريعي بيٽري ۽ قطب سطح جي نظام مان بيٽري جي گنجائش جي گھٽتائي جو طريقو. I.

86AH سان چورس فاسفيٽ آئن بيٽري جي CATL پيداوار استعمال ڪندي تجرباتي عمل جا تجربا. LifePO4 ۾ بيٽري هڪ مثبت اليڪٽرروڊ مواد آهي، گريفائٽ هڪ منفي اليڪٽرروڊ مواد آهي، جيڪو پوليٿيلين سيپريٽر ۽ LiPF6 اليڪٽررولائٽ استعمال ڪندو آهي. ساڳئي بيچ ۽ برقي ڪارڪردگي جي ويجهو 20 بيٽريون چونڊيو جيڪي ذخيرو ڪرڻ لاءِ هجن، بيٽري جي برقي ڪارڪردگي کي جانچيو.

100٪ SOC بيٽري 60 ° C تي 2.50 کان 3.65V جي وچ ۾ پريس ۾ ذخيرو ٿيل آهي، 0 جو ڊسچارج.

5C ميگنيفڪيشن - چارجنگ چڪر. پوءِ مڪمل ريچارج لائق بيٽري 60 ° C تي محفوظ ڪئي ويندي آهي. اهڙي بار بار، بيٽري جي گنجائش گھٽائڻ واري عمل کي رڪارڊ ڪندي.

هر گنجائش جي ٽيسٽ دوران، بيٽري 5C / 30S جي DC اندروني مزاحمت (DCR) جي جانچ ڪئي ويندي آهي. بيٽري کي مختلف اسٽوريج وقتن مان ڪڍو ۽ مڪمل طور تي خارج ٿيل حالت ۾، هڪ AR گيس دستانو باڪس ۾ ڌار ڪيو وڃي. پولر مورفولوجي جو مشاهدو ڪرڻ لاءِ فيلڊ ايميشن اسڪيننگ اليڪٽران خوردبيني استعمال ڪريو، مخصوص مٿاڇري واري علائقي کي جانچڻ لاءِ هڪ مخصوص مٿاڇري تجزيه نگار استعمال ڪريو.

دستانو واري دٻي ۾، اليڪٽروڊ جو ٽڪرو هڪ شفاف ٽيپ سان بند ڪيو ويندو آهي، ۽ اليڪٽروڊ مواد جو تجزيو ايڪس ري ڊفريڪٽوميٽر استعمال ڪندي ڪيو ويندو آهي. بيٽري جي ٽوڙڻ کان پوءِ پولر ٽڪرو ڪم ڪندڙ اليڪٽروڊ آهي، ليٿيم شيٽ ڪائونٽر اليڪٽروڊ آهي، ۽ هڪ CR2032 بڪل بيٽري ۾ ليس آهي، ۽ ين ۽ انفيريئر پليٽ جي اليڪٽرڪ ڪيميڪل خاصيتون. اليڪٽرو ڪيميڪل ورڪ اسٽيشن سان بڪل بيٽري جو اليڪٽرو ڪيميڪل امپيڊنس اسپيڪٽرم.

انڊڪٽو ڪپلنگ پلازما ايميشن اسپيڪٽروميٽر استعمال ڪندي اليڪٽرروڊ شيٽ جي عنصري مواد جو تجزيو. ٻيو، نتيجن تي بحث ڪيو ويو 1. بيٽري جي ڪارڪردگي جو تجزيو شڪل 1 بيٽري جي گنجائش جي گھٽتائي ۽ چارج ۽ ڊسچارج ڪارڪردگي آهي.

اسٽوريج جي وقت جي واڌ سان، بيٽري جي گنجائش آهستي آهستي گهٽجي ويندي آهي. جڏهن اسٽوريج جو وقت 575d تائين پهچي ٿو، ته بيٽري جي گنجائش گهٽجڻ شروعاتي گنجائش جو 85.8٪ آهي.

بيٽري 0.02 سينٽي گريڊ تي چارج ۽ ڊسچارج ٿيندي آهي، ۽ وچولي بيٽري وولٽيج وکر ۾ گريفائٽ جي ڪري پليٽ فارمن جي گھڻائي مان شامل ٿيل ليٿيم آئن شامل آهن، اهو ظاهر ڪري ٿو ته ليٿيم آئن جي عمل دوران گريفائٽ جي جوڙجڪ ۾ 0.02c ميگنيفڪيشن فراهم ڪئي وئي آهي.

اهو ڪافي آهي. ، سائيڪلن تي پولرائيزيشن جي اثرن کي مؤثر طريقي سان ختم ڪريو. شڪل 1 بيٽري جي گنجائش جي گھٽتائي ۽ چارج ۽ ڊسچارج ڪارڪردگي جو مقابلو 0 سان ڪيو ويو آهي.

5 ميگنيفڪيشن سان، چارج ۽ ڊسچارج تناسب 0.02c تائين گھٽجي ويندو آهي، جيڪو صرف اسٽوريج 181 ۽ 575d بيٽرين جي گنجائش برقرار رکڻ تناسب کي 0.8٪ ۽ 1 تائين وڌائي سگھي ٿو.

4%. تنهن ڪري، ڊگهي مدت جي اعليٰ درجه حرارت جي اسٽوريج جي ڪري بيٽري جي گنجائش ۾ گهٽتائي هڪ ناقابل واپسي گنجائش ۾ گهٽتائي آهي. ان کان علاوه، اهو ڏيکاريو ويو آهي ته بيٽري جي ڊي سي اندروني مزاحمت جو طول و عرض وڌي ٿو ۽ اهم نه آهي، جيڪو اهو پڻ ڏيکاري ٿو ته بيٽري جي اندروني پولرائيزيشن ڪئلينڊر اسٽوريج بيٽري جي گنجائش جي ناقابل واپسي گهٽتائي جو هڪ اهم سبب ناهي.

2. بيٽري جي گنجائش گھٽائڻ واري ميڪانيزم جو تجزيو بيٽري جي گنجائش جي ذريعن جو تجزيو ڪرڻ لاءِ، بيٽري کي 100٪ SOC تي چارج ڪيو ويندو آهي يا 1C ميگنيفڪيشن کان پوءِ 100٪ DOD تي خارج ڪيو ويندو آهي. ين ۽ گهٽ درجه حرارت واري فعال مواد جي بناوت، عنصري ساخت ۽ اليڪٽرو ڪيميڪل خاصيتن تي اعليٰ درجه حرارت جي اسٽوريج جي اثرن جي جانچ ڪرڻ لاءِ ختم ٿيل قطب جو تجزيو.

مختلف اعليٰ درجه حرارت جي اسٽوريج وقت جي بيٽري ڪيٿوڊ جو وسرجن تجزيو 100٪ DOD XRD نقشي ۾ سلائڊ ٿئي ٿو. LifePO4 ۽ FEPO4 جي XRD معياري اسپيڪٽرم جي مقابلي ۾، پولر سلائڊ جون سڀئي تفريق چوٽيون مطابقت رکن ٿيون، ڪوبه متفرق مرحلو ناهي. شڪل 2 مختلف اسٽوريج وقتن جي بيٽري ڪيٿوڊ جو XRD اسپيڪٽرم اعلي درجه حرارت ياداشت جي پوئين اليڪٽرروڊ شيٽ اليڪٽرو ڪيميڪل خاصيتون 100٪ SOC تي مختلف اسٽوريج وقتن کي گھٽائي ٿي، جنهن ۾ اليڪٽرروڊ کي ڪم ڪندڙ اليڪٽرروڊ طور استعمال ڪيو ويندو آهي بيٽري، چارج ۽ ڊسچارج ٽيسٽ 0 سان.

1C واڌارو. مختلف اسٽوريج وقت جي بيٽرين جي ڪيٿوڊ فعال مادو جو پهريون ڊسچارج تناسب 155 mAh / g کان وڌيڪ آهي، ۽ اسٽوريج بيٽري کان سواءِ ڪيٿوڊ فعال مادو جي مخصوص گنجائش واضح نقصان کان سواءِ LIFEPO4 ساخت جي اسٽوريج جي ويجهو آهي. شڪل 3 (c) ۾ بڪل بيٽري جي مسلسل وولٽيج چارج ۾ ٿورو اضافو ڪيو ويو آهي، پر چارجنگ جي ڪل مقدار اڃا تائين اسٽوريج بيٽري کان سواءِ ڪيٿوڊ فعال مادو جي مخصوص گنجائش جي ويجهو آهي.

575D کان پوءِ بيٽري ڪيٿوڊ جي پولرائيزيشن وڌي ويندي آهي، پر ڪيٿوڊ مواد جي ليٿيم اسٽوريج گنجائش متاثر نه ٿيندي آهي، ۽ ذخيرو ٿيل طريقيڪار ۾ اليڪٽرولائيٽ ڊمپوزيشن پراڊڪٽ جمع ٿيڻ سان لاڳاپيل ٿي سگهي ٿو. شڪل. 3 هڪ بڪل بيٽري آهي جنهن ۾ بڪل بيٽري جو چارج ۽ ڊسچارج وکر هڪ غير حل ٿيل بيٽري جي اندروني اليڪٽرروڊ ذريعي گڏ ڪيو ويندو آهي، ترتيب وار 181 ۽ 575d کان، 335 سان.

6 ۽ 327.1 mAh/g، ترتيب وار، ترتيب وار. ذخيرو ٿيل بيٽري اينوڊ جي بڪل بيٽري کي 0 تي انوريڪٽ ڪيو ويو آهي.

8٪ ۽ 3.0٪، اهو ظاهر ڪري ٿو ته ليٿيم گريفائٽ جي اعلي درجه حرارت جي اسٽوريج پڻ تمام گهٽ آهي. بيٽري جي حفاظت جي نقطي نظر کان، پوري بيٽري ۾ اينوڊ جو ڪل مقدار عام طور تي ڪل ڪيٿوڊ جي ڪل گنجائش جي 10٪ کان وڌيڪ هوندو آهي، تنهن ڪري اعليٰ درجه حرارت جي اسٽوريج جي ڪري پيدا ٿيندڙ اينوڊ جي ناقابل واپسي گنجائش جي گھٽتائي پوري بيٽري جي گنجائش کي متاثر نه ڪندي آهي.

اسٽوريج 181 ۽ 575D اينوڊ پهرين چارج تناسب جي گنجائش آهي جيڪا اينوڊ جي پهرين چارج تناسب جي ترتيب وار 90.4٪ ۽ 84.5٪ جي اڻ کٽ مقدار جي آهي، ۽ اصل بيٽري جي گنجائش برقرار رکڻ جي شرح ويجهو آهي.

تنهن ڪري، بيٽري جي گنجائش ۾ گهٽتائي جو اهم سبب سڀني بيٽرين ۾ فعال ليٿيم آئنز جو نقصان آهي. خلاصو، اعليٰ درجه حرارت جي اسٽوريج LIFEPO4 ۽ گريفائيٽ اليڪٽروڊس جي ڊي انٽرڪليشن کي خاص طور تي متاثر نه ڪندي. 100٪ ڊي او ڊي جي اعلي درجه حرارت اسٽوريج بيٽري هڪ پيلي جي ڪيٿوڊ جي موجودگي آهي، انوڊ حاصل ڪرڻ جي قابل ليتيم آئن جي مقدار جو سبب فعال اليڪٽرروڊ مواد کي ڊيليٽيڪل طور تي تبديل ڪرڻ جي صلاحيت ۾ اهم تبديلي نه آهي، پر بيٽري ۾ بيٽري جي ڪري.

آئنن جو تعداد گهٽجي ويندو آهي. بيٽري ۾ فعال ليٿيم آئن اليڪٽروڊ / اليڪٽرولائيٽ انٽرفيس جي اليڪٽروڊ / اليڪٽرولائيٽ انٽرفيس ذريعي استعمال ڪيو ويندو آهي، ۽ فعال ليٿيم آئن جي نقصان جو بنيادي سبب اسٽوريج جي گنجائش جي نقصان جي ميڪانيزم جي شعور کي وڌائڻ ۾ مدد ڪري ٿو. ڪيٿوڊ ۾ ڪيٿوڊ ۾ LifePO4 ذرڙن جي پولر مائڪروپيٽولوجيڪل تجزيو، ذرڙن جي سائيز تقريباً 200 nm آهي؛ 181D اسٽوريج کان پوءِ، LIFEPO4 ذرڙن جي وچ ۾ خالي سائيز خاص طور تي تبديل نه ٿيندي آهي؛ 575D اسٽوريج کان پوءِ، ذرڙن جي وچ ۾ فرق خاص طور تي گهٽجي ويندو آهي.

گريفائيٽ اينوڊ ۾، جيئن اسٽوريج جو وقت وڌيو آهي، پاسي واري رد عمل واري پيداوار جي مقدار پڻ تبديل ٿي وئي آهي [شڪل. 4 (ڊي)، (اي)، (ف)]. اعليٰ درجه حرارت تي ذخيرو ٿيل طريقيڪار ۾ ذيلي رد عمل واري پيداوار قطب ۾ جمع ڪئي ويندي آهي، ۽ قطب جي مورفولوجي تبديل ٿي ويندي آهي.

مٿي ذڪر ڪيل فعال ليٿيم آئن نقصان جي ذيلي رد عمل جي اثر کي بيان ڪرڻ لاءِ، ين ۽ نر عنصر ۾ لي مواد جو وڌيڪ تجزيو ڪيو ويو آهي ته جيئن فعال ليٿيم آئن نقصان جي بنيادي سبب جو مطالعو ڪيو وڃي. شڪل 4 بيٽري پول مورفولوجي ٽيبل 1 100٪ SOC بيٽري ين اينوڊ جو ICP-OES ٽيسٽ نتيجو آهي. ڪيٿوڊ ۾ لي جي مواد ۾ تبديلي واضح ناهي.

اينوڊ جو LI مواد پڻ ساڳئي سطح تي برقرار رکيو ويندو آهي، تنهن ڪري مختلف اسٽوريج وقت جي بيٽرين ۾ ين ۽ ايلڊر پول LI جي شدت جي ڪل مقدار ۾ ڪا خاص تبديلي ناهي. ٽيبل 1 مختلف اسٽوريج وقت بيٽريون (100٪ SOC) پولر عنصر مواد جيئن ته 100٪ SOC بيٽري ڪيٿوڊ شيٽ ۾ تمام گهٽ هوندي آهي، فعال ليٿيم آئن جو نقصان اينوڊ ۾ جمع ٿيڻ لاءِ اهم آهي. 100٪ SOC اعليٰ درجه حرارت جي اسٽوريج ۾، اينوڊ اهڙي حالت ۾ هوندو آهي جنهن ۾ پوٽيم اهڙي حالت ۾ هوندو آهي جنهن ۾ پوٽينشل تمام گهٽ هوندو آهي، ۽ اليڪٽرولائٽ آساني سان ان جي مٿاڇري تي رد عمل ظاهر ڪندو آهي، ۽ ليٿيم آئن استعمال ٿيندا آهن، ۽ ليٿيم تي مشتمل پاسي رد عمل واريون شيون.

اينوڊ جي حل ٿيندڙ ليٿيم مٿاڇري جي ساخت کي طئي ڪرڻ لاءِ، 100٪ ڊي او ڊي بيٽري جي ختم ڪرڻ کي ٽائيٽريٽ ڪيو ويو آهي، ۽ نتيجا ٽيبل 2 ۾ ڏيکاريا ويا آهن. ٽيبل 2100٪ ڊي او ڊي بيٽري اينوڊ حل ٿيندڙ ليٿيم ڪاربونيٽ مورفولوجي ۾ اينوڊ جي مٿاڇري کي ٺاهيندو آهي، جيڪو اسٽوريج جي وقت کي وڌائڻ سان وڌايو ويندو آهي (ٽيبل 2 ڏسو)، اهو ظاهر ڪري ٿو ته بيٽري اسٽوريج عمل وڏي تعداد ۾ غير نامياتي ليٿيم لوڻ جا جزا پيدا ڪري ٿو. غير نامياتي لوڻ محلول جي گھٽتائي واري رد عمل جي هڪ اهم پيداوار آهي، جيڪو بيٽري اسٽوريج دوران اليڪٽرولائٽ جي وڏي مقدار ۾ سڙڻ سبب ٿيندو آهي.

اليڪٽروڊ ري ايڪشن ڊائنامڪس اليڪٽرو ڪيميڪل ايگزاسٽ اسپيڪٽروسڪوپي (شڪل 5 ڏسو)، جيتوڻيڪ ڪيٿوڊ آر سي ٽي تيز گرمي پد جي اسٽوريج وقت سان وڌي ٿو [شڪل. 5 (a)]، پر ڪيٿوڊ RCT ننڍو آهي، بيٽري جي اندروني مزاحمت پڻ ننڍي آهي. اينوڊ EIS [شڪل.

5 (b)] اسٽوريج وقت سان RSEi واضح نه آهي، پر اسٽوريج وقت سان RCT ڊگهو ٿئي ٿو. تيز گرمي پد جي اسٽوريج دوران اليڪٽرولائيٽ ذيلي رد عمل جي پيداوار جي جمع ٿيڻ جي ڪري، انوڊ تناسب جي مٿاڇري واري ايراضي اسٽوريج وقت سان گهٽجي ويندي آهي، ۽ 0، 181 ۽ 575d بيٽري جي انوڊ مخصوص مٿاڇري واري ايراضي 3.42، 2 آهي.

97 ۽ 1.84 سينٽي ميٽر 2 / گرام. اينوڊ جي تناسب جي مٿاڇري واري ايراضي انوڊ جي مٿاڇري تي ٿيندڙ اليڪٽرڪ ڪيميڪل رد عمل جي سرگرمي کي گھٽائي ٿي، جنهن جي نتيجي ۾ اينوڊ / اليڪٽرولائيٽ جي مٿاڇري تي چارج ٽرانسفر مزاحمت RCT ۾ اضافو ٿئي ٿو.

شڪل. بڪيل بيٽري جي اليڪٽرڪ ڪيميڪل امپيڊنس اسپيڪٽرم ۾ 5 بيان ڪيو ويو آهي. اعليٰ درجه حرارت جي اسٽوريج جي عمل دوران، ليٿيم اسٽيٽ اينوڊ گهٽ امڪاني حالت ۾ هوندو آهي، ۽ اليڪٽرولائيٽ گهٽائڻ وارو رد عمل فعال ليٿيم آئن استعمال ڪندو آهي، ۽ آخرڪار هڪ غير نامياتي ليٿيم لوڻ پيدا ڪندو آهي؛ اعليٰ درجه حرارت ۾ شامل ڪيل اليڪٽرولائيزيشن مائع گهٽائڻ واري رد عمل جي شرح، ليٿيم آئن جي وڏي مقدار کي فعال ڪندي (شڪل 6).

وڌيڪ، اينوڊ سائڊ ري ايڪٽو پراڊڪٽ جمع ٿئي ٿو، SEI فلم ٿلهي ٿي ويندي آهي، جنهن جي نتيجي ۾ اليڪٽرروڊ ڪائنيٽڪ ڪارڪردگي خراب ٿي ويندي آهي. شڪل 6، اسٽوريج جي گنجائش گھٽائڻ واري مشين ڏيکاريل آهي. 3.

بيٽري جي اعليٰ درجه حرارت جي اسٽوريج جي ڪارڪردگي بيٽري جي اعليٰ درجه حرارت جي اسٽوريج جي عمل ۾ گنجائش جي نقصان جي ڪري بهتر ٿي وئي اهم ليٿيم آئن نقصان انوڊ جي مٿاڇري کان پاسي جي رد عمل جي ڪري، ڇاڪاڻ ته SEI فلم کي حرارتي طور تي مستحڪم ڪرڻ واري اضافي (ASR) شامل ڪرڻ سان SEI فلم جي اعلي درجه حرارت جي استحڪام کي وڌائي سگهجي ٿو، انوڊ جي مٿاڇري جي پاسي جي رد عمل کي گهٽائي سگهجي ٿو، فعال ليٿيم آئن نقصان کي گهٽائي سگهجي ٿو. شڪل 7 مختلف اليڪٽرولائيٽ بيٽري اسٽوريج وکر ۽ SEI جھلي ٿرموسٽيبلٽي انفراسٽرڪچر 1٪ ASR شامل ڪرڻ سان بيٽري جي اعليٰ درجه حرارت اسٽوريج جي زندگي کي مؤثر طريقي سان بهتر بڻائي سگهجي ٿو. 1٪ ASR شامل ڪرڻ کان پوءِ، 575D گنجائش برقرار رکڻ جو تناسب 85 کان وڌي ويو.

8٪ کان 87.5٪ [شڪل 7 (الف)]. ڊي سي آر رولنگ ريٽ بنيادي اليڪٽرولائيٽ جي ڀيٽ ۾ تمام گهٽ آهي، ۽ اينوڊ ۾ حل ٿيندڙ ليٿيم تي مشتمل مرڪب جو مواد پڻ گهٽجي ويو آهي (ٽيبل 3).

ڊي ايس سي تجزيو 100٪ ايس او سي بيٽري اينوڊ تي ڪيو ويندو آهي [شڪلون.] 7 (b)]، باقي محلول لاءِ گرمي جذب ڪرڻ جي چوٽي 100 ° C کان هيٺ آهي. ٽيبل 3 اينوڊ ۾ حل ٿيندڙ ليٿيم 100٪ ڊي او ڊي بيٽري کان اڳ، اينوڊ ۾ حل ٿيندڙ ليٿيم شامل ڪيو ويندو آهي، ۽ اينوڊ 90 ° سي خارج ٿيڻ شروع ڪندو آهي، جيڪو اينوڊ جي مٿاڇري SEI لاءِ سڙي ويندو آهي؛ ASR شامل ڪرڻ کان پوءِ، سڙڻ جو گرمي پد 101 ° سي تائين وڌايو ويندو آهي.

ASR شامل ڪرڻ کان پوءِ، SEI جي حرارتي استحڪام ۾ خاص طور تي بهتري آئي آهي، ۽ فعال ليٿيم آئن نقصان کي مؤثر طريقي سان گهٽائي سگهجي ٿو، ۽ بيٽري اسٽوريج جي زندگي کي بهتر بڻائي سگهجي ٿو. ٽيون، آخري نتيجو ڪمرشلائيزڊ فاسفيٽ آئن بيٽري جي اعليٰ درجه حرارت جي اسٽوريج جي اليڪٽرڪ ڪيميڪل پراپرٽيز، پولر فزڪس ۽ اليڪٽرڪ ڪيميڪل پراپرٽيز جو تجزيو ڪري ٿو، ۽ اهو معلوم ٿيو ته اعليٰ درجه حرارت جي اسٽوريج ۾ بيٽري جي گنجائش جو نقصان گهٽ صلاحيت ۾ اينوڊ گهٽائڻ واري اليڪٽرولائٽ کان اهم آهي. ، نتيجي ۾ فعال ليتيم آئن نقصان.

اينوڊ ريڊڪشن اليڪٽرولائٽ جو ذيلي رد عمل وارو پراڊڪٽ هڪ اينوڊ ۾ جمع ڪيو ويندو آهي، ۽ جمع ۾ غير نامياتي جزو ليٿيم آئن جي پکيڙ کي روڪيندو آهي، جنهن جي ڪري اينوڊ رد عمل جي حرڪيات گهٽجي ويندي آهي. اليڪٽرولائيٽ ۾ SEI جھلي جي ٿرموسٽيبلٽي کي شامل ڪرڻ سان SEI فلم جي حرارتي استحڪام کي مؤثر طريقي سان بهتر بڻائي سگهجي ٿو، اليڪٽرولائيٽ جي گهٽتائي واري رد عمل کي گهٽائي سگهجي ٿو، فعال ليٿيم آئن جي استعمال کي گهٽائي سگهجي ٿو، ۽ اعليٰ درجه حرارت جي اسٽوريج جي زندگي کي بهتر بڻائي سگهجي ٿو.