Analiz pwofondè de sa ki lakòz degradasyon lavi batri NCM811

Nikèl-Cobalt-Manganèz materyèl Ternary se youn nan materyèl prensipal yo nan pil pouvwa aktyèl la. Twa eleman yo gen diferan sans pou materyèl katod. Pami yo, nikèl se ogmante kapasite batri. Pi wo a kontni an nikèl, pi gwo a kapasite a espesifik nan materyèl la. Kapasite espesifik nan NCM811 ka rive jwenn 200mAh / g, platfòm la egzeyat se sou 3.8V, epi li ka fè nan yon batri ak dansite enèji segondè. Sepandan, pwoblèm nan ak batri a NCM811 se ke li gen sekirite pòv ak sik lavi rapid pouri anba tè. Ki rezon ki afekte lavi sik li yo ak sekirite? Ki jan yo rezoud pwoblèm sa a? Isit la se yon analiz pwofondè:

Fè NCM811 nan batri bouton (NCM811 / Li) ak batri mou pake (NCM811 / grafit), ak tès kapasite gram li yo ak kapasite batri plen respektivman. Divize pil yo pake mou nan 4 gwoup pou eksperyans faktè sèl, varyab la paramèt se vòltaj la koupe, ak valè li yo se 4.1V, 4.2V, 4.3V, 4.4V. Premyèman, batri a te sikle de fwa nan yon pousantaj de 0.05C, ak Lè sa a sikile nan 30 ° C nan yon pousantaj de 0.2C. Apre 200 sik, koub sik la nan batri a pake mou yo montre nan figi ki anba a:

Li ka wè nan figi a ki anba kondisyon an nan yon vòltaj koupe ki pi wo, kapasite gram nan matyè aktif ak kapasite batri a tou de segondè, men kapasite gram batri a ak materyèl la pouri pi vit. Okontrè, nan yon vòltaj koupe pi ba (anba a 4.2V), kapasite batri a pouri tou dousman ak lavi sik la pi long.

Eksperyans sa a itilize teknoloji kalorimetri izotèmal pou etidye reyaksyon parazit, epi li itilize XRD ak SEM nan sit ak ansyen pou etidye degradasyon estriktirèl ak mòfolojik materyèl katod pandan monte bisiklèt. konklizyon tankou anba a:

1. Chanjman estriktirèl yo pa rezon prensipal pou atenuasyon lavi sik batri a

Rezilta yo nan ansyen-XRD done ak SEM montre ke moso yo poto batri sik ak batri a ak koupe-tension nan 4.1V, 4.2V, 4.3V, ak 4.4V respektivman, apre yo te fin monte bisiklèt nan 0.2C pou 200 fwa, patikil mòfoloji a ak atomik Pa gen okenn diferans evidan nan estrikti. Se poutèt sa, rapid chanjman estriktirèl nan materyèl aktif la pandan chaj ak egzeyat se pa rezon prensipal pou degradasyon lavi sik batri a. Okontrè, reyaksyon parazit ant elektwolit la ak koòdone patikil materyèl aktif trè aktif nan eta delityasyon an se rezon prensipal pou lavi batri a vin pi kout anba sik vòltaj segondè 4.2V.

(1) SEM

A1 ak A2 se foto yo SEM nan batri a san yo pa monte bisiklèt. b ~ e yo se imaj yo SEM nan materyèl la pozitif aktif apre yon sik sik 200 anba kondisyon an nan 0.5C ak chaj la koupe vòltaj se 4.1V / 4.2V / 4.3V / 4.4V. Bò gòch la se nan mikwoskòp ki ba ak bò dwat la se gwo mikwoskòp. Download foto a mikwoskòp elèktron. Li ka wè nan figi ki anwo a ke pa gen okenn diferans enpòtan nan mòfoloji patikil ak degre nan fwagmantasyon ant batri a resikle ak batri a sikle.

(2) XRD

Kòm ka wè nan figi ki anwo a, pa gen okenn diferans evidan ant senk an tèm de fòm pik ak pozisyon.

(3) Chanjman nan paramèt lasi yo

Kòm ka wè nan tablo a, pwen sa yo:

1). Konstan lasi pyès ki pa sikile poto a konsistan avèk sa ki nan poud materyèl aktif NCM811 la. Lè sik la koupe vòltaj se 4.1V, konstan lasi li yo tou se konfonn soti nan de ansyen yo, ak aks c-a gen yon ti ogmantasyon. Gade konstan lasi c-aks yo ak sik koupe vòltaj nan 4.2V, 4.3V, ak 4.4V, pa gen okenn diferans enpòtan nan 4.1V (diferans lan se 0.004 angstrom), pandan y ap done yo sou a-aks se byen diferan.

2). Pa te gen okenn chanjman enpòtan nan kontni Ni nan senk gwoup yo nan tès konparatif.

3). Moso poto a ak yon vòltaj monte bisiklèt nan 4.1V nan 44.5 ° montre yon FWHM pi gwo, pandan y ap gwoup yo konparezon lòt yo pi pre.

Pandan pwosesis chaje ak dechaje batri a, aks c la te montre gwo kontraksyon ak ekspansyon. Anba vòltaj segondè, diminye nan lavi sik batri a pa akòz chanjman nan estrikti materyèl k ap viv la. Se poutèt sa, twa pwen ki anwo yo verifye ke chanjman estriktirèl yo pa rezon prensipal pou degradasyon lavi sik batri a.

2. Lavi sik batri NCM811 la gen rapò ak reyaksyon parazit nan batri a

NCM811 ak grafit yo te fè nan pil pake mou, epi yo itilize elektwolit diferan. De gwoup yo nan elektwolit konparatif batri eksperimantal yo te ajoute ak 2% VC ak PES211, men to antretyen kapasite batri a apre monte bisiklèt te montre yon gwo diferans.

Kòm ka wè nan figi ki anwo a, lè vòltaj la koupe nan batri a ak 2% VC se 4.1V, 4.2V, 4.3V, 4.4V, pousantaj la retansyon kapasite nan batri a apre 70 sik se 98%, 98 %, 91%, 88%, respektivman. Nan batri a ak PES211 te ajoute, pousantaj la retansyon kapasite tonbe nan 91%, 82%, 82%, 74% apre sèlman 40 sik. Bagay enpòtan an se: Nan eksperyans anvan an, lavi sik NCM424 / grafit ak NCM111 / sistèm grafit ak PES211 te pi bon pase sa ak 2% VC. Sa a mennen nan ipotèz la ki nan sistèm materyèl segondè nikèl, aditif elektwolit gen yon gwo enpak sou lavi batri.

Li ka wè tou nan done ki anwo yo ke lavi sik anba vòltaj segondè a pi mal pase sa anba vòltaj ki ba. Pa fonksyon Fitting polarizasyon, △ V ak kantite sik, figi sa a jwenn:

Li ka wè ke ΔV batri a piti lè batri a sikile nan yon vòltaj koupe ki ba, epi lè vòltaj la monte pi wo pase 4.3V, ΔV a ap monte sevè ak polarizasyon batri a ogmante, ki afekte lavi batri . Li ka wè tou nan figi a ke pousantaj chanjman ΔV nan VC ak PES211 yo diferan, ki plis verifye ke aditif elektwolit yo diferan, ak degre polarizasyon ak vitès batri a diferan tou.

Sèvi ak metòd mikrokorimetri izotèmal la pou analize pwobabilite reyaksyon parazit batri a, epi fè yon relasyon fonksyonèl ak rSOC pa ekstrè paramèt tankou polarizasyon, entropi, ak koule chalè parazit, jan yo montre nan figi sa a:

Figi a montre ke pi wo a vòltaj la 4.2V, koule nan chalè parazit toudenkou leve. Sa a se paske sifas la nan elektwòd la pozitif, ki se trè de-litye anba vòltaj segondè, se trè fasil reyaji avèk elektwolit la. Sa a tou eksplike poukisa pi wo a vòltaj la chaj-egzeyat, pi vit nan vitès la batri kapasite retansyon gout.

3. NCM811 gen sekirite pòv yo

Anba kondisyon kontinyèlman ogmante tanperati anbyen, aktivite NCM811 reyaji avèk elektwolit la nan eta chaje a byen lwen pi gran pase aktivite NCM111 reyaji avèk elektwolit la. Se poutèt sa, li pi difisil pou pil ki fèt pa NCM811 yo pase sètifikasyon nasyonal obligatwa.

Figi sa a se yon graf pousantaj chofaj pwòp tèt ou nan NCM811 ak NCM111 ant 70 ° C ak 350 ° C. Figi a montre ke nan alantou 105 ° C, NCM811 te kòmanse jenere chalè, men NCM111 pa gen ankò te kòmanse jenere chalè jouk 200 ° C. NCM811 kòmanse nan 200 ° C e li gen yon pousantaj chofaj 1 ° C / min, pandan NCM111 toujou 0.05 ° C / min. Sa vle di tou ke li difisil pou pil NCM811 / grafit yo pase sètifikasyon sekirite obligatwa.

Segondè nikèl materyèl aktif pral inevitableman dwe materyèl prensipal la pou pil dansite enèji segondè nan tan kap vini an. Ki jan yo rezoud pwoblèm nan nan pouri anba tè rapid nan lavi batri NCM811? Youn nan se amelyore pèfòmans nan NCM811 pa modifye sifas la nan patikil yo. Dezyèm lan se sèvi ak yon elektwolit ki ka diminye reyaksyon parazit ant yo de a, kidonk amelyore lavi sik li yo ak sekirite.