Nima uchun batareyaning isishi nazoratdan tashqarida? Qisqa tutashuvning sababi shumi?

Muallif: Iflowpower - Portativ elektr stansiyasi yetkazib beruvchi

Energiyadan yuqori quvvatli lityum batareya bugungi kunda akkumulyator sanoatining sevgilisi hisoblanadi, ammo energiya qanchalik katta bo&39;lsa, xavfsizlik ham boshqacha. Batareyaning ishdan chiqish mexanizmi ham juda murakkab. Batareyaning termal tashqariga chiqish mexanizmini o&39;rganayotganda, odamlar ilgari katodlar, anodlar, diafragmalar va elektrolitlar kabi bitta batareya moduliga termal javobni tahlil qilish imkoniyatiga ega bo&39;lishdi.

Misol uchun, diafragmaning qisqarishi yoki to&39;liq yopilmasligi oqim zichligini oshirishi kerak, natijada mahalliy qizib ketish yoki hatto termal batareyaning nazoratini yo&39;qotishiga olib keladi. Shuning uchun yuqori termal stabillashadigan diafragmani tayyorlash batareya xavfsizligini yaxshilash usullaridan biridir. Biroq, muammo shundaki, batareyaning xavfsizlik muammosini hal qilish uchun yuqori haroratni barqarorlashtiruvchi diafragma qanday? Bugungi kunda juda ko&39;p talab qilinadigan to&39;liq qattiq elektrolitlar (qattiq keramika va polimer elektrolitlar an&39;anaviy diafragma va elektrolitlar o&39;rnini bosadi), u batareyaning xavfsizligini butunlay pasaytira oladimi? Yaqinda Qinghua universiteti Ouyang Ming Te jamoasi lityum quvvatli batareyaning xavfsizlik dizayni nafaqat bitta materialning xavfsizligini yaxshilash, balki tizim darajasidan boshlash kerakligini ta&39;kidladi.

Muallif akkumulyator darajasi va material darajasining omillarini hisobga oladi va quvvat lityum batareyasining termal nazorat qilish mexanizmi o&39;rganiladi. Tadqiqot anod sifatida grafitga asoslangan, bir kristalli qatlam Li0,5Mn0.

3CO0.2O2 (NMC532) diafragma sifatida PET / seramika to&39;qilmagan matoning 25aH tipidagi quvvatli lityum batareyasi. Mualliflar anod bo&39;lmaganda, faol holat mavjud bo&39;lganda katod gazi, struktur (faza) transformatsiyasi va issiqlik hosil bo&39;lishini tahlil qiladi va katod tahlil qilinadi.

Agar katodning O2 chiqishi anod bilan reaksiyaga kirishishi mumkin bo&39;lsa, bu jiddiy potentsial xavfsizlik muammosi bo&39;lishi taklif etiladi! Dizayn xavfsizligi mexanizmi eksperimentining ikki qismi orqali muallif birinchi navbatda butun akkumulyatorni, so&39;ngra batareyaning turli qismlarini ark sinovini o&39;tkazadi. Ular orasida EV-ARC testi batareyaning butun termal nazoratdan tashqaridagi jarayonini qayd etadi va batareyaning issiqlik yo&39;qotish harorati membrananing issiqlik qisqarish haroratidan ham pastroq ekanligi aniqlandi, bu batareyaning o&39;tishning ishdan chiqishi tufayli sodir bo&39;lmaganligini ko&39;rsatadi. Katta maydonning qisqa tutashuvi.

Bu ichki qisqa tutashuv holatida termal nazoratdan tashqarida bo&39;lgan birinchi hisobot. Muayyan issiqlik o&39;tkazuvchan mexanizmlarini o&39;rganish uchun jamoa akkumulyatorning turli qismlarining issiqlik oqimini (katod, anod, elektrolitlar va ularning kombinatsiyasi) tahlil qilish uchun DSC texnologiyasidan foydalanadi; isitish va termal parchalanish paytida katodni aniqlash uchun onlayn yuqori haroratli XRD texnologiyasidan foydalaning, Bundan tashqari, muallif sinxron termal tahlil texnologiyasi (DSC-TG) va massa spektrometriyasidan (MS) foydalanadi, issiqlik, vazn yo&39;qotish va gazni chiqarish jarayonini aniqlaydi. Xulosani yanada tasdiqlash uchun muallif suyuq azotni 206 ¡ã C da tezda muzlatib qo&39;yadi, bir qator keyingi testlar, jumladan SEM, ICP-OES va XPS testlari, shu jumladan SEM, ICP-OES va XPS testlari.

1-rasm Quvvatli lityum batareyaning asosiy xususiyatlari: a. Aylanma ishlashi va Kurun samaradorligi; b. Ultra-darajali ishlash Quvvatli lityum batareya yaxshi sikl ishlashi va kattalashtirish ko&39;rsatkichlarini namoyish etadi.

Birinchi haftada tushirish quvvati 25,04ah, 292 haftadan keyin ham 24,08ah va quvvatni ushlab turish darajasi 96% gacha.

Hatto 4C da, hali ham 21,5ah quvvati mavjud. 2-rasm EV + ARC yordamida quvvat lityum batareyasining nazorati ostidagi issiqlikni o&39;lchash.

Kichkina rasm avtopilot fazasi (0-105s) mualliflari lityum batareya quvvatini nazorat qilishdan tashqari issiqlikni kuzatish uchun EV + ARC dan foydalanadilar. T1 - o&39;z-o&39;zidan isitishning boshlang&39;ich harorati, T2 - nazoratdan tashqari harorat (TR), T3 - eng yuqori harorat. T1 - 115.

2 ¡ã C. Ushbu harorat ko&39;tarilish jarayonida asbobning aniq yozuvi (T1→T2) kimyoviy yon reaksiya. Birinchidan, anodning SEI plyonkasi parchalanishi elektrolitga ochiq anod anodining yangi SEI plyonkasini hosil qilishiga olib keladi va issiqlik ham issiqlikdir; SEI doimiy ravishda takrorlanadi, natijada anod yuzasi karbonat komponentining yo&39;qolishi va noorganik komponentlari Rising; yon reaktsiya sodir bo&39;lib, harorat issiqlik yo&39;qotish harorati TR (T2 = 231 ¡ã C)gacha ko&39;tariladi.

Bu vaqtda akkumulyator harorati ko&39;rsatkichi oshib bormoqda va ekzotermik reaktsiya juda kuchli. Batareya bilan ko&39;p miqdorda tutun chiqaradi; bundan tashqari, akkumulyator hajmining kengayishi juda aniq, bu jarayonning ekzotermik yon reaktsiyasi gazdan kelib chiqqanligini isbotlaydi. T2 ga yetgandan so&39;ng, batareyaning harorati bir necha soniya ichida bo&39;ladi, T3 eng yuqori qiymatiga erishish uchun tezda 815 ¡ã C ga ko&39;tariladi.

Shakl 325AHSC-NMC532 / grafit termal nazoratdan tashqari xarakteristikasi A. Issiqlik yo&39;qotish tezligi, haroratning ko&39;tarilish tezligi, batareya kuchlanishi va ichki qarshilik va mutlaq harorat o&39;rtasidagi bog&39;liqlik; B. Issiqlik yo&39;qolishidan oldin, ichki qarshilik mutlaq harorat o&39;zgarishini (rasmning bir qismi) kuzatib boradi termal nazoratdan chiqib ketganda, batareyaning kuchlanishi batareyaning ichki reaktsiyasini yanada kengroq o&39;rganishga mutlaq haroratlar bilan o&39;zgaradi.

Mualliflar sinovdan o&39;tkazilganda, kuchlanish va ichki qarshilikning real vaqtdagi o&39;zgarishlari qayd etiladi. Shakl 3A, haroratning ko&39;tarilish tezligining burilish nuqtasidan keyin 160 ¡ã C, T1 (115,2 ¡ã C) dan keyin sodir bo&39;ladi, bu SEI ning takroriy shakllanishi va LiPF6 ning parchalanishi bilan bog&39;liq bo&39;lib, bu jarayon issiqlik va gaz ishlab chiqarishni tezlashtiradi.

Kuchlanishning o&39;zgarishi nazoratdan tashqari issiqlik (T2 = 231 ¡ã C) sodir bo&39;lishini ko&39;rsatadi, kuchlanish 2,0V dan yuqori saqlanadi, bu esa qisqa tutashuv yo&39;qligini isbotlaydi. Batareyaning ichki qarshiligidagi o&39;zgarishlar to&39;rt bosqichga bo&39;linadi: I bosqich ( <145 ¡ã C), the internal resistance is slow to 22.

1M. Kamroq qaramlik; II bosqich (145175 ¡ã C), ichki qarshilik 22,1 m→143.

3m. Batareya sumkasi 145 ¡ã C da buziladi, elektrolitlar hujumini tezlashtiradi, bu ichki qarshilikning oshishiga olib keladi; katod empedansining oshishi batareyaning ichki qarshiligini ham oshiradi; SEi anod yuzasining parchalanishi yangi ortib borayotgan noorganik komponentlarni keltirib chiqaradi, ion o&39;tkazuvchanligini pasaytiradi, shuningdek, batareyaning ichki qarshiligini oshiradi; III bosqich (180231 ¡ã C), ichki qarshilik 143,3 m→56.

5m. Issiqlik yo&39;qotilishidan oldin, ichki qarshilikning kamayishi o&39;tish metallining erishi va lityum tuzining parchalanishi bilan bog&39;liq, keyinroq tasdiqlanadi; IV bosqich (> 231 ¡ã C), ichki qarshilik 56,5 m→1011.

2m. Issiqlik yo&39;qolganidan so&39;ng, batareya yonib ketadi, kuchlanish bir necha soniya ichida tezda pasayadi va ichki qarshilik tezda 1011,2 m ga ko&39;tariladi.

Bu vaqtda diafragma parchalanadi, batareya butunlay ishdan chiqadi. 4-rasm PET-keramika to&39;qilmagan sızdırmazlık tuzilishi va termal barqarorlik: PET-keramika to&39;qilmagan matolar termal barqarorlik sinovidan so&39;ng (xona harorati 450 ° C), SEM skanerlash, xona harorati va 450 ° C morfologiyasi va elementlarni xaritalash Xona haroratida 500 ° C dan so&39;ng, DSC issiqlik oqimining ko&39;payishi va haroratning yo&39;qolishi diaphrag 1 ga teng bo&39;ldi. ¡ã C / min; PET-keramika to&39;qilmagan mato diafragmasi, Al2O3 ning kattalashtirilgan SEM fotosurati tasviri; kesma ko&39;rinishi, Al2O3 zarralari An&39;anaviy PP, pe diafragma bilan o&39;ralgan PET to&39;qilmagan mato tolalari mukammal termal barqarorlikni ko&39;rsatdi. 4A-rasmda ko&39;rsatilganidek, 230 ° C haroratda 30 minut davomida faqat juda kichik issiqlik qisqarishi sodir bo&39;ladi (1.

2%). 4B-rasmda ko&39;rsatilganidek, PET 257 ° C haroratda issiqlik o&39;tkazuvchanligi va 432 ° C da og&39;irlik bilan birga parchalanishi bilan eritiladi. 4C-rasmdagi SEM to&39;qilmagan PET nanotolalari keramik zarrachalarning ikki tomonlama qoplamasi emas, balki keramik zarrachalarga o&39;rnatilganligini ko&39;rsatadi.

Shakl 4C SEM bo&39;limi diafragma 19 ekanligini ko&39;rsatadi.5μM 5-rasm DSC orqali zaryad holatidagi batareyaning har bir komponentining issiqlik o&39;tkazuvchanlik shartlarini tekshiring: a. Elektrolitik eritma mavjud bo&39;lganda, zaryad elektrodi (Ce); b.

Elektrolitlar mavjudligida, zaryad elektrodi. Anod; CA katod; ELE elektrolitlari; Idoralar zaryadlovchi elektrodi Shakl 5a katod va anodning katodning issiqlik hosil bo&39;lishidan va anodning birgalikda mavjudligidan ancha kam ekanligini ko&39;rsatadi; Shakl 5B elektrolitlar mavjudligi yoki yo&39;qligi sezilarli ta&39;sir yo&39;qligini ko&39;rsatadi. Shuning uchun, elektrolitlar mavjudligidan qat&39;i nazar, katod va anodni aralashtirib yuboring, juda ko&39;p issiqlik bo&39;ladi.

Muallif katodli anod o&39;rtasida kimyoviy reaksiya bo&39;lishi mumkin bo&39;lgan o&39;zaro foydalanish mavjudligini taxmin qiladi. 6-rasm. Zaryadlangan katod materialining strukturaviy o&39;zgarishi, issiqlik hosil bo&39;lishi va O2 chiqishi: a. Yuqori haroratli XRDB.

Turli haroratlarda, DSC va TGA-MS tizimining joyidagi issiqlik va chiqishi yuqori haroratda o&39;lchanadi, Dithodium NMC Barqaror emas, strukturaviy transformatsiya O2 chiqishi bilan birga bo&39;ladi. Muallifning fikricha, termal nazoratdan chiqib ketish sababi O2 va anod o&39;rtasidagi o&39;zaro foydalanishni ozod qilishdir. Shakl 6A ko&39;rsatadiki, NMC 532 qatlamli strukturaning shpinel tuzilishiga o&39;tishini 350 ¡ã C dan 350 ¡ã C gacha o&39;zgartira boshlaydi.

Shakl 6B shuni ko&39;rsatadiki, issiqlik DSC egri chizig&39;ini va O2 ni chiqarishni o&39;rganishning MS egri strukturaviy o&39;zgarishlarga mos keladi va 276 ¡ã C da cho&39;qqisi bor, bu jiddiy faza transformatsiyasini anglatadi. 7-rasm zaryadlovchi davlat katodi va anod o&39;rtasida, kimyoviy reaksiya darajasi o&39;rtasidagi shovqin: alohida zaryad katodi, kuchli kislorod chiqishi cho&39;qqisi; shu bilan birga, zaryad holatining katodi va anoti mavjud bo&39;lganda, asosan dozalash yo&39;q Biroq, bir xil harorat oralig&39;ida issiqlik ishlab chiqarish sezilarli darajada katta bo&39;ladi va kimyoviy reaktsiyaning o&39;zaro aralashuv sxemasi asosida zaryadlash holati yuqori haroratlarda chiqariladi va faqat kichik miqdorda issiqlik chiqariladi; anod mavjud bo&39;lganda, O2 issiqlik nazoratdan tashqarida. Shuning uchun, mexanik lityum batareyalar tizimining xavfsizligi uchun termal boshqaruv tizimi termal nazoratdan chiqishdan oldin aralashuvni amalga oshirishi kerak, aks holda suyuq azot eng kuchli issiqlik tarqalish funktsiyasiga ega bo&39;lsa ham, batareyani yoqishning oldini olish qiyin.

8-rasm Issiqlik yo&39;qotilishining paydo bo&39;lishi paytida suyuq azotning xarakteristikasi suyuq azot bilan muzlatiladi, suyuq azotning o&39;zgarish egri chizig&39;i, batareyaning harorati va kuchlanishi 206 ¡ã C da qo&39;shiladi va rasmda suyuq azotni sovutishdan keyin batareyaning old yuzasi (I) va yon yuzasi (II) Foto; Z-tipli laminatsiya tuzilishi va batareyasi suyuq azotda 206 ¡ã S da sovutilgandan so&39;ng, ichki katod, anod va diafragmadagi foto suyuq azot, 206 ¡ã lik batareyada -100 ¡ã C gacha tez tushadi, garchi oldindan batareya sumkasining tomoni Bracked (8A-rasm). 8B-rasmda parchalangan batareya moduli ko&39;rsatilgan, ko&39;rinadigan teshik yoki sirt yuzasi yo&39;q, bu kuchlanish barqarorligini saqlab turishini va qisqa tutashuvni samarali oldini olishini ko&39;rsatadi; katod yuzasi va mos keladigan diafragma qora kamar bo&39;lib, bu Ni, CO, MN o&39;tish metallining cho&39;kishi hech qanday ahamiyatga ega.